JP5132535B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

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本願発明は、投射レンズ,リフレクターおよび光源である発光素子を一体化した投射型光源ユニット複数個が灯室内に収容され、各光源ユニットのつくる配光パターンが合成されて所定のすれ違いビーム用の配光を形成する車両用前照灯にに係り、特に、車両の走行状況に対応して1以上の投射型光源ユニットが左右にスイブルし、かつその照射光量が変化することで、光の照射方向や照射範囲が車両の走行状況に対応して追従変化する車両用前照灯に関する。
この種の車両用前照灯の従来技術としては、例えば、下記特許文献1がある。ここには、5個の投射型光源ユニットが左右に延びる支持フレームに対しそれぞれ垂直支軸周りに回動可能に支承されて左右に並設配置されるとともに、各光源ユニットの後端部が左右に延びる連結部材にピン連結されて平行リンク機構を構成しており、ハンドル操舵に連係して平行リンク機構(連結部材)をアクチュエータで左右に揺動させることで、各光源ユニットが各垂直支軸周りに同時に左右にスイブル(左右方向に回動)するように構成されている。
そして、車両幅方向外側寄りの光源ユニットでは、内側寄りの光源ユニットに比べて、垂直支軸とピン連結部間の距離が大きく設定されて、平行リンク機構(連結部材)の揺動に対するスイブル量(水平方向回転角度)が大きくなるように構成されて、ハンドル操舵に連係して操舵方向の路面が明るくなる(車両走行状況に応じた光の照射方向や照射範囲となる)。
特開2007−5182号公報
しかし、特許文献1に記載されている灯具構造では、第1に、スイブルする光源ユニットの照射光量が一定(前方への照射光量と側方への照射光量が同じ)であるため、ハンドル操舵時(照射方向が側方となった時)に対向車や歩行者にグレア光となるおそれがある。
第2に、1つのアクチュエータの駆動を平行リンク機構を介して各光源ユニットに伝達する構造を採用しているため、スイブルさせる光源ユニットの数が多いと構造が複雑となる。
第3に、各光源ユニットのスイブル量が異なるとはいっても、平行リンク機構によって形成できる前照灯の配光パターンの種類には限界があり、様々な走行状況に対応する適切な配光を形成することは困難である。
そこで、発明者は、1個のアクチュエータの駆動を平行リンク機構を介して各光源ユニットに伝達するという従来構造を止め、各光源ユニットを照射方向と照射光量とを調整できる照射角・光量可変光源ユニットとして構成するとともに、ECUを介して走行状況に対応した複数の走行モード(光源ユニットの照射方向と照射光量とが異なる複数の走行モード)のいずれかを選択することで、照射角・光量可変光源ユニットの照射方向と照射光量とを制御するように構成すれば、前記の問題が解決されると考えた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ドライバーの前方視認性を確保しつつ、対向車や歩行者にはグレア光とならない適切な配光が得られる車両用前照灯を提供することにある。
前記目的を達成するために、請求項1に係る車両用前照灯においては、投射レンズ,リフレクターおよび光源である発光素子を一体化した投射型光源ユニット複数個が灯室内に収容され、前記各光源ユニットのつくる配光パターンが合成されて所定のすれ違いビーム用の配光を形成する車両用前照灯において、
前記光源ユニットの少なくとも1個以上を、照射角調整手段と照射光量調整手段によって照射方向と照射光量をそれぞれ調整できる照射角・光量可変光源ユニットとして構成して、該照射角・光量可変光源ユニットが、車両前方に向けて光を照射する前方照射モードと、側方に向けて前記前方照射モードよりも光量の小さい光を照射する側方照射モードと、を備えるように構成した。
(作用)高速道路を走行する場合等の高速走行時には、一の照射角・光量可変光源ユニットは、車両前方に向けて光を照射する前方照射モードとなって、他の光源ユニットと協働して車両前方の遠方までを照明するので、ドライバーの前方視認性が向上する。一方、市街地走行に代表される低速走行時には、前記一の照射角・光量可変光源ユニットは、側方に向けて前方照射モードよりも光量の小さい光を照射する側方照射モードとなって、他の光源ユニットと協働して車両前方から側方までの広範囲を照明するので、ドライバーの前方視認性を保持しつつ、対向車や歩行者に眩しさを与えない。即ち、第1の問題が解決される。
また、照射角・光量可変光源ユニットごとに照射角調整手段であるスイブルモータを設けることで、従来の複雑な平行リンク機構を排除できる。即ち、第2の問題が解決される。
また、複数の光源ユニットを照射角・光量可変構造とするとともに、照射角・光量可変光源ユニットの側方照射モードとして、照射角および照射光量の異なる複数のパターンを備えるように構成することで、様々な走行状況に対応した配光パターンを形成することができる。即ち、第3の問題が解決される。
また、請求項2においては、前記照射角・光量可変光源ユニットを、その照射軸が車両幅方向外側を向くほどその照射光量が小さくなるように構成した。
(作用)照射角・光量可変光源ユニットの照射軸が車両幅方向外側を向くほど、照射光が対向車や歩行者に対しグレア光となるおそれがあるが、光源ユニットが車両幅方向外側を向くほど、その照射光量が小さくなるので、側方照射モードでは対向車や歩行者に対しいっそうグレア光となりにくい。
また、請求項3においては、前記照射角・光量可変光源ユニットを水平方向に回動させるスイブルモータと、前記モータの駆動を制御する制御手段であるECUにより前記照射角調整手段を構成し、前記照射角・光量可変光源ユニットの発光素子を発光させる点灯回路と、前記点灯回路への給電量を制御する制御手段であるECUにより前記照射光量調整手段を構成するようにした。
(作用)モータの駆動を制御する制御手段および点灯回路への給電量を制御する制御手段を構成するECUには、照射角・光量可変光源ユニットの照射光量(点灯回路への給電量),照射方向(スイブルモータの駆動量)が異なる前方照射モードと側方照射モードとが記憶されており、ECUは、車速センサまたはモード切替スイッチからの信号に基づいて照射モード(前方照射モードまたは側方照射モード)を選択し、選択した照射モードに対応する照射角と照射光量となるように、照射角・光量可変光源ユニットの向きと光量を制御する。
請求項1によれば、様々な走行状況に対応する適切な照射範囲と照射光量とが確保されて、ドライバーの前方視認性を確保しつつ、対向車や歩行者にはグレア光とならない適切な配光が得られる。
また、照射角・光量可変光源ユニット毎に設けた照射角調整手段をスイブルモータで構成することで、従来の複雑な平行リンク機構を排除した簡潔なスイブル構造となる。
また、照射角・光量可変光源ユニットの数を増やし、照射角および照射光量の異なる複数のパターンを備えた側方照射モードを選択できるようにすることで、様々な走行状況にいっそう対応した配光を形成することができる。
請求項2によれば、低速走行に適した側方照射モードでは、対向車や歩行者に対しいっそうグレア光となりにくい配光が得られる。
請求項3によれば、自動的に、またはモード切替スイッチを手動で切り替えることで、前方遠方までの視認性に優れた高速走行に適した前方照射モードの配光と、前方左右方向広範囲の近距離の視認性に優れ、対向車や歩行者にグレア光とならない低速走行に適した側方照射モードの配光とが得られる。
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
図1〜図9は、本発明の一実施例に係る自動車用前照灯を示し、図1は本発明の一実施例である自動車用前照灯の正面図、図2は同前照灯の縦断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)、図3は光源ユニット集合体の斜視図、図4は光源ユニットの照射光量・照射角を制御する制御回路のブロック図、図5は各種走行モードに対する各光源ユニットのスイブル角度および発光強度を示す図、図6は通常モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図、図7(a),(b)は高速モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンと各光源ユニットの照射軸の向きを示す図、図8(a),(b)は低速モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンと各光源ユニットの照射軸の向きを示す図、図9はベンディングモードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図である。
図1,2において、符号2は、自動車用前照灯1における容器状のランプボディで、その前面に透明な前面カバー4が組み付けられ、ランプボディ2と前面カバー4で画成された灯室S内には、3個の投射型光源ユニット10A,10B,10Cを一体化した光源ユニット集合体10が収容されている。
光源ユニット集合体10は、車体左(運転席から見て左)コーナ部の湾曲形状(前面カバー4の流線型状)に倣った平面視階段状で、正面視矩形枠状の金属製ブラケット11(図3参照)内に、3個の投射型光源ユニット10A,10B,10Cが左右に隣接して配置(車両巾方向内側から外側に向かって第1の光源ユニット10A,第2の光源ユニット10B,第3の光源ユニット10Cが配置)された構造で、この光源ユニット集合体10は、ランプブラケット11とランプボディ2との間に介装されたエイミング機構でもあるオートレベリング機構Eによって、ランプボディ2に対し上下方向に傾動可能に支持されている。
即ち、オートレベリング機構Eは、ランプボディ2の背面壁に設けた前後挿通孔に回転可能に支承された左右一対のエイミングスクリュー21a、21bと、各エイミングスクリュー21a、21bに螺合する形態で矩形枠形状の金属製ランプブラケット11に取着されたエイミングナット22a、22bと、ランプボディ2の背面壁内側であって、エイミングスクリュー21aの真下位置に取着され、エイミングスクリュー21a、21bと平行に延出する回転駆動軸21cを備えたレベリング用アクチュエータ30と、回転駆動軸21cの先端ねじ部に螺合する形態でランプブラケット11に取着されたエイミングナット22cで構成されており、アクチュエータ30の駆動(回転駆動軸21cの回動操作)によって、光源ユニット集合体10(ランプブラケット11)がレベリング軸(ナット22a、22bを通る軸)Lx回りに傾動可能に構成されている。
そして、レベリング用アクチュエータ30は、例えば自動車の重心位置の前後方向への移動を検出すつ重心位置検出センサ50(図4参照)からの信号に基づいて、配光制御装置を構成するECU40(図4参照)は、ドライバ回路33を介してレベリング用アクチュエータ30を所定量だけ駆動(回転駆動軸21cを所定量だけ回動)させることでエイミングナット22cを回転駆動軸21cに沿って進退動作させ、レベリング軸Lx周りに前照灯1(光源ユニット集合体10)を傾動させて、常に前照灯1(光源ユニット集合体10)の光軸を走行路面に対し一定の形態に保つようになっている。
また、エイミングスクリュー21bは、前照灯1(光源ユニット集合体10)の光軸を鉛直傾動軸(エイミングナット22a,22cを通る軸)Ly周りに傾動調整する左右エイミングスクリューとして機能し、エイミングスクリュー21a,21bは、前照灯1の光軸をエイミングナット22cを通る仮想水平傾動軸Lx’周りに傾動調整する上下エイミングスクリューとしても機能することから、オートレベリング機構Eは、エイミング機構としても作用する。
光源ユニット集合体10を構成する各投射型光源ユニット10A,10B,10Cは、図2,3に示すように、放熱体であるアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属で構成されたユニットハウジング12の前方突出部12a上面に取着された光源である発光素子14、発光素子14を覆うように前方突出部12a上に取着された樹脂製のリフレクター16、前方突出部12aの先端部にねじ13により取着された樹脂製のカットオフライン形成用シェード17、シェード17の前方延出部17aの先端に取着された樹脂製の投射凸レンズ18によって、それぞれ構成されている。図2符号12bは、ユニットハウジング12の背面側の所定位置に延出形成された放熱フィンである。
各投射型光源ユニット10A,10B,10Cは、図3に示すように、前後に延びる光軸(照射軸)LA,LB,LCを有し、シェード17は、投射レンズ18の後方焦点F近傍にその上部前端縁部が位置するようにほぼ水平に前方に延出している。
光軸LA,LB,LC上に配置された投射凸レンズ18は、その後方焦点Fを含む焦点面上の像を反転像として前照灯前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。
リフレクタ16の反射面16aは、光軸LA,LB,LCと同軸の長軸を有するとともに発光素子14の発光中心を第1焦点とする略楕円面状の曲面で構成されている。その際、この反射面16aは、その光軸LA,LB,LCに沿った鉛直断面形状がレンズの後方焦点Fのやや前方に位置する点を第2焦点とする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、光源ユニット10A,10B,10Cが点灯(各発光素子14が発光)することで、図7(a)に示すように、水平軸Hに沿ったカットオフラインをもつ下方に凸の略半円弧形状の基本配光パターンPsa,Psb,Pscが形成され、これらの配光パターンPsa,Psb,Pscが合成されることで、所望のすれ違いビーム用の配光パターン(前照灯1の配光パターン)となる。
また、各投射型光源ユニット10A,10B,10Cは、ブラケット11に対し垂直支軸11a周りにそれぞれ回動可能に支承されるとともに、ブラケット11下面に固定されたアクチュエータであるスイブルモータ35によって、それぞれ独立して左右にスイブル(照射軸LA,LB,LCを左右に揺動)できるように構成されている。
なお、図では、投射型光源ユニット10Bの縦断面だけを図示し、投射型光源ユニット10A,10Cの縦断面については図示を省略しているが、投射型光源ユニット10Bと全く同様の構造(図2参照)である。
また、本実施例の前照灯1(光源ユニット集合体10)の配光は、図4に示す配光制御装置を構成するECU40によって制御されている。
即ち、ECU40は、ハードウェアとして演算を行うCPUと、ソフトウェアである制御プログラムを格納するROMと、制御プログラム作動領域であるRAMと、種々の信号の入出力を行うI/Oインターフェースなどから構成されている。
制御プログラムは、図5に示すような、光源ユニット10A,10B,10Cの照射方向(光源ユニット10A,10B,10Cの光軸LA,LB,LCの車軸に対する水平方向の傾斜角、以下照射角という)および照射光量(発光素子14の発光強度)を特定した通常モード,高速モード,低速モードおよびベンディングモードの4種の走行モードで構成されており、ECU40のROMには、通常モード,高速モード,低速モードおよびベンディングモードに対応する光源ユニット10A,10B,10Cそれぞれの照射角および照射光量(発光素子14の発光強度)がテーブルデータ(図5参照)として記憶されている。
そして、ECU40は、光源ユニット10A,10B,10Cの各発光素子14への給電量を増減制御できる点灯回路45に接続されるとともに、ドライバ回路34を介して、光源ユニット10A,10B,10Cを左右に回動させる各スイブルモータ35にも接続されている。また、ECU40には、車速センサ60,ステアリングセンサ70および重心位置検出センサ50からの信号およびモード選択スイッチ80からの信号がそれぞれ入力するように構成されている。
このため、ECU40は、車速センサ60およびステアリングセンサ70からの入力信号に基づいて、複数の走行モード(通常モード,高速モード,低速モードおよびベンディングモード)の中のいずれかのモードを選択し、この選択したモードに対応する照射角・照射光量となるように、光源ユニット10A,10B,10Cの照射角・照射光量を制御(スイブルモータ35の駆動量および発光素子14の発光量)を制御する。また、手動でモード選択スイッチ80を操作することによっても、走行モード(通常モード,高速モード,低速モードおよびベンディングモード)を切り替えることができる。
通常モードは、光源ユニット10A(照射角0°,照射強度100%)と、光源ユニット10B(照射角5°,照射強度90%)と、光源ユニット10C(照射角10°,照射強度80%)で構成され、例えば、40km/時以上70km/時未満という低速と高速の中間の速度で走行する場合に有効な走行モードである。
図6(a),(b)は、ECU40が通常モードを選択した場合の前照灯1(光源ユニット集合体10)の配光パターンと、光源ユニット10A,10B,10Cの照射軸LA,LB,LCの位置を示している。
高速モードは、光源ユニット10A(照射角0°,照射強度100%)と、光源ユニット10B(照射角0°,照射強度100%)と、光源ユニット10C(照射角0°,照射強度100%)で構成され、例えば、70 km/時以上の速度で走行する場合に有効なモードで、光源ユニット10A,10B,10Cの照射軸LA,LB,LCが全て車軸と平行となって、前照灯1(光源ユニット集合体10)の車両側方への照射を極力抑え、車両前方への照射光量を増やして、遠方視認性に優れた走行モードである。
図7(a),(b)は、ECU40が高速モードを選択した場合の前照灯1(光源ユニット集合体10)の配光パターンと、光源ユニット10A,10B,10Cの照射軸LA,LB,LCの位置を示している。
低速モードは、光源ユニット10A(照射角0°,照射強度100%)と、光源ユニット10B(照射角10°,照射強度80%)と、光源ユニット10C(照射角20°,照射強度50%)で構成され、例えば、40km/時未満の速度で走行する場合に有効なモードで、前照灯1(光源ユニット集合体10)の車両前方への照射光量を幾分抑えるとともに、車両側方にいくほど照射光量を減じた光が照射されて、対向車や歩行者に対する眩しさを低減するとともに、車両前方から側方にかけての広範囲の領域が照明されて、ドライバーの前方から側方にわたる広範囲の視認性に優れた走行モードである。
図8(a),(b)は、ECU40が高速モードを選択した場合の前照灯1(光源ユニット集合体10)の配光パターンと、光源ユニット10A,10B,10Cの照射軸LA,LB,LCの位置を示している。
ベンディングモードは、光源ユニット10A(照射角0°,照射強度100%)と、光源ユニット10B(照射角5°,照射強度90%)と、光源ユニット10C(照射角0〜20°,照射強度100%)で構成されている。即ち、ベンディングモードは、ハンドルの操舵量に対応する角度だけ光源ユニット10Cがスイブルして、図9の矢印に示すように、光源ユニット10Cの配光パターンPscが左右にスライドするモードで、車両の旋回方向側が光源ユニット10Cによって照明される分、ハンドル操舵(車両旋回)時に有効な走行モードである。図9は、ECU40がベンディングモードを選択した場合の前照灯1(光源ユニット集合体10)の配光パターンを示している。
また、本実施例では、車両前方に向けて光を照射する前方照射モードと、側方に向けて前記前方照射モードよりも光量の小さい光を照射する側方照射モードと、を備え、高速道路を走行する場合等の高速走行時には、第2,第3の光源ユニット10B,10Cは、車両前方に向けて光を照射する前方照射モードとなって、第1の光源ユニット10Aと協働して車両前方の遠方までを照明して、ドライバーの前方視認性を向上させるとともに、一方、市街地走行に代表される低速走行時には、光源ユニット10B,10Cは、側方に向けて前方照射モードよりも光量の小さい光を照射する側方照射モードとなって、第1の光源ユニット10Aと協働して車両前方から側方までの広範囲を照明して、ドライバーの前方視認性を保持しつつ、対向車や歩行者に眩しさを与えない、配光制御が行われる。
具体的には、第2の光源ユニット10Bは、車両前方に向けて光を照射する前方照射モード(照射角0°,照射強度100%)と、前方照射モードよりも光量の小さい光を車両側方に向けて照射する側方照射モード(照射角5°,照射強度90%と、照射角10°,照射強度80%という照射角と照射強度を異にする2種の側方照射モード)を備えており、一方、光源ユニット10Cは、車両前方に向けて光を照射する前方照射モード(照射角0°,照射強度100%)と、前方照射モードよりも光量の小さい光を車両側方に向けて照射する側方照射モード(照射角10°,照射強度80%と、照射角20°,照射強度50%という照射角と照射強度を異にする2種の側方照射モード)を備えている。
そして、ECU40によって高速モードが選択されると、第2,第3の光源ユニット10B,10Cは、何れも車両前方に向けて光を照射する前方照射モード(照射角0°,照射強度100%)となり、第1の光源ユニット10Aと協働して高速走行に適した配光を形成する。
一方、ECU40によって通常モードが選択されると、第2,第3の光源ユニット10B,10Cは、何れも前方照射モードよりも光量が小さい光を車両側方に向けて照射する第1の側方照射モード(照射角5°,照射強度90%;照射角10°,照射強度80%)となり、第1の光源ユニット10Aと協働して通常走行に適した配光を形成する。
また、ECU40によって低速モードが選択されると、第2,第3の光源ユニット10B,10Cは、何れも第1の側方照射モードよりもさらに光量が小さい光を車両のさらに側方に向けて照射する第2の側方照射モード(照射角10°,照射強度80%と、照射角20°,照射強度50%)となり、第1の光源ユニット10Aと協働して低速走行に適した配光を形成する。
本発明の第1の実施例である自動車用前照灯の正面図である。 同前照灯の縦断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)である。 光源ユニット集合体の斜視図である。 光源ユニットの照射光量・照射角を制御する制御回路のブロック図である。 各種走行モードに対する各光源ユニットのスイブル角度および発光強度(照射光量)を示す図である。 通常モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図である。 (a)は高速モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図、(b)は各光源ユニットの照射軸の向きを示す図である。 (a)は低速モードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図、(b)は各光源ユニットの照射軸の向きを示す図である。 ベンディングモードの際の光源ユニット集合体(ヘッドランプ)のつくる配光パターンを示す図である。
符号の説明
1 前照灯
2 ランプボディ
4 前面カバー
14 光源である発光素子
16 リフレクター
S 灯室
10 投射型光源ユニット集合体
10A 第1の投射型光源ユニット
10B 第2の投射型光源ユニット
10C 第3の投射型光源ユニット
Psa 第1の光源ユニットのつくる配光パターン
Psb 第2の光源ユニットのつくる配光パターン
Psc 第3の光源ユニットのつくる配光パターン
17 カットオフライン形成用シェード
F 投射凸レンズの後方焦点
18 投射凸レンズ
LA 第1の光源ユニットの光軸(照射軸)
LB 第2の光源ユニットの光軸(照射軸)
LC 第3の光源ユニットの光軸(照射軸)
E レベリング機構
Lx レベリング軸
21a,21b エイミングスクリュー
21c レベリング用アクチュエータの回転駆動軸
30 レベリング用アクチュエータ
35 スイブルモータ
40 照射角・照射光量調整手段を構成するECU
45 点灯回路
60 車速センサ
70 ステアリングセンサ
80 モード切替スイッチ

Claims (3)

  1. 投射レンズ,リフレクターおよび光源である発光素子を一体化した投射型光源ユニット複数個が灯室内に収容され、前記各光源ユニットのつくる配光パターンが合成されて所定のすれ違いビーム用の配光を形成する車両用前照灯において、
    前記光源ユニットの少なくとも1個以上が、照射角調整手段と照射光量調整手段によって照射方向と照射光量をそれぞれ調整できる照射角・光量可変光源ユニットとして構成されて、該照射角・光量可変光源ユニットは、車両前方に向けて光を照射する前方照射モードと、側方に向けて前記前方照射モードよりも光量の小さい光を照射する側方照射モードと、を備えるように構成されたことを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記照射角・光量可変光源ユニットは、その照射軸が車両幅方向外側を向くほどその照射光量が小さくなるように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。
  3. 前記照射角調整手段は、前記照射角・光量可変光源ユニットを水平方向に回動させるスイブルモータと、前記モータの駆動を制御する制御手段であるECUにより構成され、前記照射光量調整手段は、前記照射角・光量可変光源ユニットの発光素子を発光させる点灯回路と、前記点灯回路への給電量を制御する制御手段であるECUで構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用前照灯。
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