JP5195296B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

この発明は、エルボー点を境に、走行車線側に斜めカットオフラインを有し、かつ、対向車線側に水平カットオフラインを有する配光パターンたとえばロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）を車両の前方に照射する車両用前照灯に関するものである。

この種の車両用前照灯は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。以下、従来の車両用前照灯について説明する。従来の車両用前照灯は、プロジェクタタイプのランプユニットであって、光源と、楕円系（収束系）のリフレクタと、シェードと、投影レンズと、を備えるものである。以下、従来の車両用前照灯の作用について説明する。光源を点灯すると、光源からの光がリフレクタで反射し、反射光の一部がシェードでカットオフされて、斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインを有する配光パターンが形成され、斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインを有する配光パターンが投影レンズから上下左右反転して車両の前方に照射（投影）される。

ところが、従来の車両用前照灯は、光源と、リフレクタと、シェードと、投影レンズと、を備えるものであるから、部品点数が多く、その分、小型化、軽量化、コスト軽減化に課題がある。しかも、従来の車両用前照灯は、光源と光学素子との部品数関係が光源の１構成部品と光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズとの部品数関係（１：３）となる。このために、従来の車両用前照灯は、光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズにおいてばらつきの組み合わせの誤差が生じ、光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズの組付精度に課題がある。

特開２００７−１０９４９３号公報 特開２００７−１７２８８２号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用前照灯では、小型化、軽量化、コスト軽減化に課題があり、しかも、光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズの組付精度に課題があるという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、パラボラ系の自由曲面からなる反射面を有するリフレクタと、平面矩形形状の発光チップを有する半導体型光源と、を備え、発光チップの中心が、反射面の基準焦点もしくはその近傍に位置しかつ反射面の基準光軸上に位置し、発光チップの発光面が、鉛直軸方向に向き、発光チップの長辺が、基準光軸および鉛直軸と直交する水平軸と平行であり、反射面が、鉛直軸方向に分割された中央部の第１反射面および第２反射面と端部の第３反射面とから構成されていて、第１反射面が、発光チップの反射像が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインから飛び出ないようにかつ発光チップの反射像の一部が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインにほぼ接するようにして発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面であり、第２反射面が、発光チップの反射像が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインから飛び出ないようにかつ発光チップの反射像の一部が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインにほぼ接するようにしてまた発光チップの反射像群の密度が第１反射面による発光チップの反射像群の密度よりも低くなりかつ発光チップの反射像群が第１反射面による発光チップの反射像群を含有するようにして発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面であり、第３反射面が、発光チップの反射像が配光パターン内にほぼ収まるようにして発光チップの反射像群の密度が第１反射面および第２反射面による発光チップの反射像群の密度よりも低くなりかつ発光チップの反射像群が第１反射面および第２反射面による発光チップの反射像群を含有するようにして発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面である、ことを特徴とする。

また、この発明（請求項２にかかる発明）は、第１反射面および第２反射面が、発光チップの中心から経度角が±約４０°以内の範囲内に設けられている、ことを特徴とする。この発明（請求項３にかかる発明）は、第１反射面および第２反射面が、発光チップの反射像のスクリーン水平線に対する傾きが斜めカットオフラインの傾斜角度に約５°を足した角度以内の反射像が得られる範囲内に設けられている、ことを特徴とする。この発明（請求項４にかかる発明）は、第１反射面および第２反射面が、発光チップのエネルギー分布中の高エネルギーの範囲内に設けられている、ことを特徴とする。この発明（請求項５にかかる発明）は、リフレクタが、ほぼ回転放物面形状をなし、リフレクタの開口部の大きさが、直径約１００ｍｍ以下であり、反射面の基準焦点が、基準光軸上であって発光チップの中心から発光チップの後方側の長辺までの間に位置し、反射面の基準焦点距離が、約１０〜１８ｍｍである、ことを特徴とする。

さらに、この発明（請求項６にかかる発明）は、反射面および半導体型光源が、発光チップの発光面が鉛直軸方向の上向きの上側のユニットと発光チップの発光面が鉛直軸方向の下向きの下側のユニットとが点対称の状態になるように配置されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、半導体型光源の発光チップを点灯発光させると、発光チップから放射される光がリフレクタの反射面で反射されて、エルボー点を境に、走行車線側に斜めカットオフラインを有し、かつ、対向車線側に水平カットオフラインを有する配光パターンが車両の前方に照射される。すなわち、第１反射面で反射された配光チップの反射像は、斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインから飛び出ないように、発光チップの反射像の一部が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインにほぼ接するようにして、車両の前方に照射される。また、第２反射面で反射された発光チップの反射像は、同じく、斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインから飛び出ないように、発光チップの反射像の一部が斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインにほぼ接するようにして、かつ、発光チップの反射像群の密度が第１反射面による発光チップの反射像群の密度よりも低くなるようにして、車両の前方に照射される。さらに、第３反射面で反射された発光チップの反射像は、配光パターン内にほぼ収まるようにして、発光チップの反射像群の密度が第１反射面および第２反射面による発光チップの反射像群の密度よりも低くなるようにして、車両の前方に照射される。このように、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、第１反射面により、配光パターンの走行車線側の斜めカットオフラインおよび対向車線側の水平カットオフライン付近に高光度ゾーンが配光制御されるので、遠方の視認性が向上しかつ対向車や歩行者などに迷光を与えることがなく、その結果、交通安全に貢献することができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、第２反射面で配光制御される中光度ゾーンが第１反射面で配光制御される配光パターンの走行車線側の斜めカットオフラインおよび対向車線側の水平カットオフライン付近の高光度ゾーンを包含するので、第１反射面で配光制御される配光パターンの走行車線側の斜めカットオフラインおよび対向車線側の水平カットオフライン付近の高光度ゾーンと、第３反射面で配光制御される配光パターン全体の低光度ゾーンとの間が、第２反射面で配光制御される配光パターンの走行車線側の斜めカットオフラインおよび対向車線側の水平カットオフライン付近の中光度ゾーンで繋がられて滑らかな光度変化となる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、斜めカットオフラインおよび水平カットオフラインを有する配光パターンであって、車両用として最適な配光パターンを配光制御することができる。

その上、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、リフレクタと半導体型光源とからなるので、従来の車両用前照灯と比較して、部品点数が少なくて済み、その分、小型化、軽量化、コスト軽減化を図ることができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、光源と光学素子との部品数関係が半導体型光源の１構成部品と光学素子のリフレクタの１構成部品との部品数関係（１：１）となる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用前照灯は、光源と光学素子との部品数関係が光源の１構成部品と光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズとの部品数関係（１：３）となる従来の車両用前照灯と比較して、光学素子側のばらつきの組み合わせの誤差がなくなり、光学素子側のリフレクタの組付精度を向上させることができる。

また、この発明（請求項２、３、４、５にかかる発明）の車両用前照灯は、前記の課題を解決するための手段により、車両用として最適な配光パターンを配光制御することと、ランプユニットの小型化とを、確実に両立させることができる。

さらに、この発明（請求項６にかかる発明）の車両用前照灯は、反射面および半導体型光源が、発光チップの発光面が鉛直軸方向の上向きの上側のユニットと発光チップの発光面が鉛直軸方向の下向きの下側のユニットとが点対称の状態になるように、配置されている。この結果、この発明（請求項６にかかる発明）の車両用前照灯は、リフレクタを小型化しても、配光パターンの光度が十分に得られるので、車両用として最適な配光パターンを配光制御することと、ランプユニットの小型化とを、さらに確実に両立させることができる。

以下、この発明にかかる車両用前照灯の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。図面において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。図１０、図１１は、コンピュータのシミュレーションで得られたスクリーン上の発光チップの反射像群を示す説明図である。なお、この明細書および特許請求の範囲において、「上、下、前、後、左、右」とは、この発明にかかる車両用前照灯を車両（自動車）に取り付けた際の車両の「上、下、前、後、左、右」である。

以下、この実施例における車両用前照灯の構成について説明する。図中、符号１は、この実施例における車両用前照灯（自動車用前照灯）ある。前記車両用前照灯１は、図１２に示すように、エルボー点Ｅを境に、走行車線側（左側）に斜めカットオフラインＣＬ１を有し、かつ、対向車線側（右側）に水平カットオフラインＣＬ２を有する配光パターンたとえばロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）ＬＰを車両の前方に照射するものである。なお、前記斜めカットオフラインＣＬ１とスクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲとのなす角度は、約１５°である。

前記車両用前照灯１は、パラボラ系の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）からなる上側反射面２Ｕおよび下側反射面２Ｄを有するリフレクタ３と、平面矩形形状（平面長方形状）の発光チップ４を有する上側半導体型光源５Ｕおよび下側半導体型光源５Ｄと、ホルダ６と、ヒートシンク部材７と、図示しないランプハウジングおよびランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、から構成されている。

前記ホルダ６は、上固定面と下固定面とを有する板形状をなす。前記ホルダ６は、たとえば、熱伝導率が高い樹脂部材もしくは金属部材から構成されている。前記ヒートシンク部材７は、上部に上固定面を有する台形形状をなし、かつ、中間部から下部にかけてフィン形状をなす。前記ヒートシンク部材７は、たとえば、熱伝導率が高い樹脂部材もしくは金属部材から構成されている。

前記リフレクタ３および前記上側半導体型光源５Ｕおよび前記下側半導体型光源５Ｄおよび前記ホルダ６および前記ヒートシンク部材７は、ランプユニットを構成する。すなわち、前記リフレクタ３は、前記ホルダ６に固定保持されている。前記上側半導体型光源５Ｕは、前記ホルダ６の上固定面に固定保持されている。前記下側半導体型光源５Ｄは、前記ホルダ６の下固定面に固定保持されている。前記ホルダ６は、前記ヒートシンク部材７の上固定面に固定保持されている。

前記ランプユニット３、５Ｕ、５Ｄ、６、７は、前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して配置されている。なお、前記灯室内には、前記ランプユニット３、５Ｕ、５Ｄ、６、７以外に、フォグランプ、コーナリングランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプなどの他のランプユニットが配置されている場合がある。

前記上側反射面２Ｕおよび前記上側半導体型光源５Ｕは、前記発光チップ４の発光面が鉛直軸Ｙ方向の上向きの上側のユニットを構成する。また、前記下側反射面２Ｄおよび前記下側半導体型光源５Ｄは、前記発光チップ４の発光面が鉛直軸Ｙ方向の下向きの下側のユニットを構成する。前記上側のユニット２Ｕ、５Ｕと、前記下側のユニット２Ｄ、５Ｄとは、図２に示すように、点Ｏを中心とした点対称の状態になるように、配置されている。なお、前記上側反射面２Ｕの反射面設計と前記下側反射面２Ｄの反射面設計とは、単なる点対称（反転）ではない。

前記リフレクタ３は、たとえば、光不透過性の樹脂部材などから構成されている。前記リフレクタ３は、前記点対称の点Ｏを通る軸を回転軸とするほぼ回転放物面形状をなす。前記リフレクタ３の前側は、ほぼ円形に開口されている。前記リフレクタ３の前方側の開口部の大きさは、直径約１００ｍｍ以下、好ましくは、約５０ｍｍ以下である。一方、前記リフレクタ３の後側は、閉塞されている。前記リフレクタ３の閉塞部の中間部には、横長のほぼ長方形の窓部８が設けられている。前記リフレクタ３の前記窓部８には、前記ホルダ６が挿入されている。前記リフレクタ３は、閉塞部の外側（後側）において、前記ホルダ６に固定保持されている。

前記リフレクタ３の閉塞部の内側（前側）のうち前記窓部８の上側および下側には、前記上側反射面２Ｕおよび前記下側反射面２Ｄがそれぞれ設けられている。パラボラ系の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）からなる前記上側反射面２Ｕおよび前記下側反射面２Ｄは、基準焦点（擬似焦点）Ｆおよび基準光軸（擬似光軸）Ｚを有する。前記上側反射面２Ｕと前記下側反射面２Ｄとの間であって、前記リフレクタ３の閉塞部の内側（前側）のうち前記窓部８の左右両側には、無反射面９が設けられている。

前記半導体型光源５Ｕ、５Ｄは、基板１０と、前記基板１０に設けられている前記発光チップ４と、前記発光チップ４を封止する薄い直方体形状の封止樹脂部材１１と、から構成されている。前記発光チップ４は、図４、図５に示すように、５個の正方形のチップを水平軸Ｘ方向に配列してなるものである。なお、１個の長方形のチップを使用しても良い。

前記発光チップ４の中心Ｏ１は、前記反射面２Ｕ、２Ｄの基準焦点Ｆもしくはその近傍に位置し、かつ、前記反射面２Ｕ、２Ｄの基準光軸Ｚ上に位置する。また、前記発光チップ４の発光面（前記基板１０と対向する面と反対側の面）は、鉛直軸Ｙ方向に向いている。すなわち、前記上側半導体型光源５Ｕの前記発光チップ４の発光面は、鉛直軸Ｙ方向の上向きに向いている。一方、前記下側半導体型光源５Ｄの前記発光チップ４の発光面は、鉛直軸Ｙ方向の下向きに向いている。さらに、前記発光チップ４の長辺は、前記基準光軸Ｚおよび前記鉛直軸Ｙと直交する水平軸Ｘと平行である。

前記水平軸Ｘと、前記鉛直軸Ｙと、前記基準光軸Ｚとは、前記発光チップ４の中心Ｏ１を原点とする直交座標（Ｘ−Ｙ−Ｚ直交座標系）を構成する。前記水平軸Ｘにおいては、前記上側のユニット２Ｕ、５Ｕの場合、右側が＋方向であり、左側が−方向であり、前記下側のユニット２Ｄ、５Ｄの場合、左側が＋方向であり、右側が−方向である。前記鉛直軸Ｙにおいては、前記上側のユニット２Ｕ、５Ｕ場合、上側が＋方向であり、下側が−方向であり、前記下側のユニット２Ｄ、５Ｄの場合、下側が＋方向であり、上側が−方向である。前記基準光軸Ｚにおいては、前記上側のユニット２Ｕ、５Ｕおよび前記下側のユニット２Ｄ、５Ｄ共に、前側が＋方向であり、後側が−方向である。

前記反射面２Ｕ、２Ｄは、パラボラ系の自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）から構成されている。前記反射面２Ｕ、２Ｄの基準焦点Ｆは、前記基準光軸Ｚ上であって、前記発光チップ４の中心Ｏ１から前記発光チップ４の後方側の長辺までの間に位置し、この例では、前記発光チップ４の後方側の長辺に位置する。また、前記反射面２Ｕ、２Ｄの基準焦点距離は、約１０〜１８ｍｍである。

前記反射面２Ｕ、２Ｄは、鉛直軸Ｙ方向に８個に分割されたセグメント２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８から構成されている。中央部の第４セグメント２４は、第１反射面を構成する。また、中央部の第５セグメント２５は、第２反射面を構成する。さらに、端部の第１セグメント２１、第２セグメント２２、第３セグメント２３、第６セグメント２６、第７セグメント２７、第８セグメント２８は、第３反射面を構成する。

中央部の第１反射面の前記第４セグメント２４および第２反射面の前記第５セグメント２５は、図２中の２本の縦の太い実線の間の範囲Ｚ１であって、図６中の格子斜線が施されている範囲Ｚ１、すなわち、前記発光チップ４の中心Ｏ１から経度角±４０°（図５中の±θ°）以内の範囲Ｚ１に設けられている。なお、端部の第３反射面の前記第１セグメント２１、前記第２セグメント２２、前記第３セグメント２３、前記第６セグメント２６、前記第７セグメント２７、前記第８セグメント２８は、前記範囲Ｚ１以外の図６中の白地の範囲、すなわち、前記発光チップ４の中心Ｏ１から経度角±４０°以上の範囲に設けられている。

以下、前記反射面２Ｕ、２Ｄの各セグメント２１〜２８において得られる平面矩形形状の前記発光チップ４の反射像（スクリーン写像）について、図７、図８、図９を参照して説明する。すなわち、第４セグメント２４と第５セグメント２５との境界Ｐ１おいては、図７に示すように、スクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲに対して、傾きが約０°の前記発光チップ４の反射像Ｉ１が得られる。また、第３セグメント２３と第４セグメント２４との境界Ｐ２おいては、図８に示すように、スクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲに対して、傾きが約２０°の前記発光チップ４の反射像Ｉ２が得られる。さらに、第５セグメント２５と第６セグメント２６との境界Ｐ３おいては、図８に示すように、スクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲに対して、傾きが約２０°の前記発光チップ４の反射像Ｉ３が得られる。さらにまた、第２セグメント２２と第３セグメント２３との境界Ｐ４おいては、図９に示すように、スクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲに対して、傾きが約４０°の前記発光チップ４の反射像Ｉ４が得られる。さらにまた、第６セグメント２６と第７セグメント２７との境界Ｐ５おいては、図９に示すように、スクリーンの水平線ＨＬ−ＨＲに対して、傾きが約４０°の前記発光チップ４の反射像Ｉ５が得られる。

この結果、前記反射面２Ｕ、２Ｄの前記第４セグメント２４においては、図７に示す傾きが約０°の反射像Ｉ１から図８に示す傾きが約２０°の反射像Ｉ２までの反射像が得られる。また、前記反射面２Ｕ、２Ｄの前記第５セグメント２５においては、図７に示す傾きが約０°の反射像Ｉ１から図８に示す傾きが約２０°の反射像Ｉ３までの反射像が得られる。さらに、前記反射面２Ｕ、２Ｄの前記第３セグメント２３においては、図８に示す傾きが約２０°の反射像Ｉ２から図９に示す傾きが約４０°の反射像Ｉ４までの反射像が得られる。さらにまた、前記反射面２Ｕ、２Ｄの前記第６セグメント２６においては、図８に示す傾きが約２０°の反射像Ｉ３から図９に示す傾きが約４０°の反射像Ｉ５までの反射像が得られる。さらにまた、前記反射面２Ｕ、２Ｄの前記第１セグメント２１および前記第２セグメント２２と前記第７セグメント２７および前記第８セグメント２８においては、傾きが約４０°以上の反射像が得られる。

ここで、図７に示す傾きが約０°の反射像Ｉ１から図８に示す傾きが約２０°の反射像Ｉ２、Ｉ３までの反射像は、前記ロービーム用配光パターンＬＰの斜めカットオフラインＣＬ１を含む配光を形成するのに最適な反射像である。すなわち、傾きが約０°の反射像Ｉ１から傾きが約２０°の反射像Ｉ２、Ｉ３までの反射像を、傾きが約１５°の斜めカットオフラインＣＬ１に沿わせることが容易であるからである。一方、図９に示す傾きが約４０°の反射像Ｉ４、Ｉ５を含む傾きが約２０°以上の反射像は、前記ロービーム用配光パターンＬＰの斜めカットオフラインＣＬ１を含む配光を形成するのには不適な反射像である。すなわち、傾きが約２０°以上の反射像を、傾きが約１５°の斜めカットオフラインＣＬ１に沿わせると、配光が上下方向に厚くなり、過度な近方配光（すなわち、遠方の視認性が低下する配光）を招く結果となるからである。

また、斜めカットオフラインＣＬ１における配光は、遠方視認配光を担っている。このために、斜めカットオフラインＣＬ１における配光には、高光度帯（高エネルギー帯）を形成する必要がある。このために、中央部の第１反射面の前記第４セグメント２４および第２反射面の前記第５セグメント２５は、図３に示すように、前記発光チップ４のエネルギー分布（ランバーシアン）Ｚ２中の高エネルギーの範囲Ｚ３内に収められている。なお、図３において、下側半導体型光源５Ｄのエネルギー分布の図示を省略してある。

以上から、斜めカットオフラインＣＬ１における配光を形成するのに最適な反射面は、パラボラ系の自由曲面の反射面のうち傾きが２０°以内の反射像Ｉ１、Ｉ２が得られる範囲と、前記半導体型光源５Ｕ、５Ｄのエネルギー分布（ランバーシアン）との相対関係より決定される。この結果、斜めカットオフラインＣＬ１における配光を形成するのに最適な反射面、すなわち、前記第４セグメント２４と前記第５セグメント２５は、前記発光チップ４の中心Ｏ１から経度角±４０°以内の範囲Ｚ１であって、傾きが前記斜めカットオフラインＣＬ１の傾斜角度（約１５°）に約５°を足した角度（約２０°）以内の前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２が得られる範囲に相当し、かつ、前記発光チップ４のエネルギー分布（ランバーシアン）Ｚ２中の高エネルギーの範囲Ｚ３内に、設けられている。

前記第４セグメント２４からなる前記第１反射面は、図１０、図１２に示すように、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２が前記斜めカットオフラインＣＬ１および前記水平カットオフラインＣＬ２から飛び出ないように、かつ、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２の一部が前記斜めカットオフラインＣＬ１および前記水平カットオフラインＣＬ２にほぼ接するようにして、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２を前記ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４に配光制御する自由曲面からなる反射面である。

また、前記第５セグメント５からなる前記第２反射面は、図１１、図１２に示すように、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３が前記斜めカットオフラインＣＬ１および前記水平カットオフラインＣＬ２から飛び出ないように、かつ、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３の一部が前記斜めカットオフラインＣＬ１および前記水平カットオフラインＣＬ２にほぼ接するようにして、また、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群の密度が前記第４セグメント２４からなる前記第１反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群の密度よりも低くなり、かつ、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群が前記第４セグメント２４からなる前記第１反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群を含有するようにして、前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３を前記ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４を含有する範囲Ｚ５に配光制御する自由曲面からなる反射面である。なお、１個の前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２の密度と、１個の前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３の密度とは、同等もしくはほぼ同等である。

さらに、前記第１セグメント２１、前記第２セグメント２２、前記第３セグメント２３、前記第６セグメント２６、前記第７セグメント２７、前記第８セグメント２８からなる前記第３反射面は、前記発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５が前記ロービーム用配光パターンＬＰ内にほぼ収まるようにして、前記発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５群の密度が前記第４セグメント２４からなる前記第１反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群および前記第５セグメント２５からなる前記第２反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群よりも低くなり、かつ、前記発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５群が前記第４セグメント２４からなる前記第１反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群および前記第５セグメント２５からなる前記第２反射面による前記発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群を含有するようにして、前記発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５を前記ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４、Ｚ５を含有する範囲Ｚ６に配光制御する自由曲面からなる反射面である。

以下、この実施例における車両用前照灯１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

まず、車両用前照灯１の上側半導体型光源５Ｕおよび下側半導体型光源５Ｄの発光チップ４を点灯発光させる。すると、上側半導体型光源５Ｕおよび下側半導体型光源５Ｄの発光チップ４から光が放射される。この光は、リフレクタ３の上側反射面２Ｕおよび下側反射面２Ｄで反射される。この反射光は、図１２に示すロービーム用配光パターンＬＰとして車両の前方に照射される。

すなわち、反射面２Ｕ、２Ｄの第４セグメント２４からなる第１反射面からの反射光は、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２が斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２から飛び出ないように、かつ、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２の一部が斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２にほぼ接するようにして、ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４に配光制御される。

また、反射面２Ｕ、２Ｄの第５セグメント２５からなる第２反射面からの反射光は、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３が斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２から飛び出ないように、かつ、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３の一部が斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２にほぼ接するようにして、また、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群の密度が第４セグメント２４からなる第１反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群の密度よりも低くなり、かつ、発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群が第４セグメント２４からなる第１反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群を含有するようにして、ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４を含有する範囲Ｚ５に配光制御される。

さらに、反射面２Ｕ、２Ｄの第１セグメント２１、第２セグメント２２、第３セグメント２３、第６セグメント２６、第７セグメント２７、第８セグメント２８からなる第３反射面からの反射光は、発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５がロービーム用配光パターンＬＰ内にほぼ収まるようにして、発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５群の密度が第４セグメント２４からなる第１反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群および第５セグメント２５からなる第２反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群よりも低くなり、かつ、発光チップ４の反射像Ｉ４、Ｉ５群が第４セグメント２４からなる第１反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ２群および第５セグメント２５からなる第２反射面による発光チップ４の反射像Ｉ１、Ｉ３群を含有するようにして、ロービーム用配光パターンＬＰ中の範囲Ｚ４、Ｚ５を含有する範囲Ｚ６に配光制御される。

以上のようにして、図１２に示すロービーム用配光パターンＬＰが車両の前方に照射される。

この実施例における車両用前照灯１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例における車両用前照灯１は、第４セグメントからなる２４第１反射面により、ロービーム用配光パターンＬＰの走行車線側（左側）の斜めカットオフラインＣＬ１および対向車線側（右側）の水平カットオフラインＣＬ２付近に高光度ゾーン（範囲Ｚ４）が配光制御されるので、遠方の視認性が向上しかつ対向車や歩行者などに迷光を与えることがなく、その結果、交通安全に貢献することができる。しかも、この実施例における車両用前照灯１は、第５セグメント２５からなる第２反射面で配光制御される中光度ゾーン（範囲Ｚ５）が第１反射面で配光制御されるロービーム用配光パターンＬＰの斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２付近の高光度ゾーン（範囲Ｚ４）を包含するので、第１反射面で配光制御される高光度ゾーン（範囲Ｚ４）と、第１セグメント２１、第２セグメント２２、第３セグメント２３、第６セグメント２６、第７セグメント２７、第８セグメント２８からなる第３反射面で配光制御されるロービーム用配光パターンＬＰ全体の低光度ゾーン（半導体型光源にＺ６）との間が、第２反射面で配光制御される中光度ゾーン（範囲Ｚ５）で繋がられて滑らかな光度変化となる。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、斜めカットオフラインＣＬ１および水平カットオフラインＣＬ２を有するロービーム用配光パターンＬＰであって、車両用として最適なロービーム用配光パターンＬＰを配光制御することができる。

その上、この実施例における車両用前照灯１は、リフレクタ３と上側半導体型光源５Ｕおよび下側半導体型光源５Ｄとからなるので、従来の車両用前照灯と比較して、部品点数が少なくて済み、その分、小型化、軽量化、コスト軽減化を図ることができる。しかも、この実施例における車両用前照灯１は、光源と光学素子との部品数関係が上側半導体型光源５Ｕおよび下側半導体型光源５Ｄの１構成部品と光学素子のリフレクタ３の１構成部品との部品数関係（１：１）となる。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、光源と光学素子との部品数関係が光源の１構成部品と光学素子の３構成部品のリフレクタおよびシェードおよび投影レンズとの部品数関係（１：３）となる従来の車両用前照灯と比較して、光学素子側のばらつきの組み合わせの誤差がなくなり、光学素子側のリフレクタ３の組付精度を向上させることができる。

また、この実施例における車両用前照灯１は、リフレクタ３がほぼ回転放物面形状をなし、リフレクタ３の開口部の大きさが直径約１００ｍｍ以下であり、反射面２Ｕ、２Ｄの基準焦点Ｆが基準光軸Ｚ上であって発光チップ４の中心Ｏ１から発光チップ４の後方側の長辺までの間に位置し、反射面２Ｕ、２Ｄの基準焦点距離が約１０〜１８ｍｍであり、第４セグメント２４からなる第１反射面および第５セグメント２５からなる第２反射面が、発光チップ４の中心Ｏ１から経度角が±約４０°以内の範囲Ｚ１であって、発光チップ４の反射像のスクリーン水平線ＨＬ−ＨＲに対する傾きが斜めカットオフラインＣＬ１の傾斜角度（約１５°）に約５°を足した角度（約２０°）以内の反射像が得られる範囲に相当し、かつ、発光チップ４のエネルギー分布Ｚ２中の高エネルギーの範囲Ｚ３内に、設けられている。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、車両用として最適なロービーム用配光パターンＬＰを配光制御することと、ランプユニットの小型化とを、確実に両立させることができる。

さらに、この実施例における車両用前照灯１は、発光チップ４の発光面が鉛直軸Ｙ方向の上向きの上側反射面２Ｕおよび上側半導体型光源５Ｕからなる上側のユニットと、発光チップ４の発光面が鉛直軸Ｙ方向の下向きの下側反射面２Ｄおよび下側半導体型光源５Ｄからなる下側のユニットとが点対称の状態になるように、配置されている。この結果、この実施例における車両用前照灯１は、リフレクタ３を小型化しても、ロービーム用配光パターンＬＰの光度が十分に得られるので、車両用として最適なロービーム用配光パターンＬＰを配光制御することと、ランプユニットの小型化とを、さらに確実に両立させることができる。

なお、前記の実施例においては、配光パターンとしてロービーム用配光パターンＬＰについて説明するものである。ところが、この発明おいては、配光パターンとして、ロービーム用配光パターンＬＰ以外の配光パターン、たとえば、高速道路用配光パターン、フォグランプ用配光パターンなど、エルボー点を境に、走行車線側に斜めカットオフラインを有し、かつ、対向車線側に水平カットオフラインを有する配光パターンであれば良い。

また、前記の実施例においては、左側走行車線用の車両用前照灯１について説明する。ところが、この発明においては、右側走行車線用の車両用前照灯についても適用することができる。

さらに、前記の実施例においては、上側反射面２Ｕおよび上側半導体型光源５Ｕからなる上側のユニットと、下側反射面２Ｄおよび下側半導体型光源５Ｄからなる下側のユニットとが点対称の状態に配置されている車両用前照灯１について説明する。ところが、この発明においては、上側反射面２Ｕおよび上側半導体型光源５Ｕからなる上側のユニットのみから構成されている車両用前照灯、または、下側反射面２Ｄおよび下側半導体型光源５Ｄからなる下側のユニットのみから構成されている車両用前照灯であっても良い。

さらにまた、前記の実施例においては、第１セグメント２１から第８セグメント２８をロービーム用配光パターンＬＰを形成する反射面として使用するものである。ところが、この発明においては、第１セグメント２１および第８セグメント２８を、無発光面、もしくは、その他の配光パターンを形成する反射面として使用しても良い。また、第４セグメント２４および第５セグメント２５の二点鎖線よりも下側の部分、上側の部分を、同じく、無発光面、もしくは、その他の配光パターンを形成する反射面として使用しても良い。

この発明にかかる車両用前照灯の実施例を示す要部の斜視図である。 同じく、要部を示す正面図である。 同じく、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 同じく、発光チップの中心と反射面の基準焦点との相対位置関係を示す説明斜視図である。 同じく、発光チップの中心と反射面の基準焦点との相対位置関係を示す説明平面図である。 同じく、第４セグメントからなる第１反射面および第５セグメントからなる第２反射面を設ける範囲を示す説明正面図である。 同じく、反射面のポイントＰ１で得られる発光チップの反射像を示す説明図である。 同じく、反射面のポイントＰ２、Ｐ３で得られる発光チップの反射像を示す説明図である。 同じく、反射面のポイントＰ４、Ｐ５で得られる発光チップの反射像を示す説明図である。 同じく、第４セグメントからなる第１反射面で得られる発光チップの反射像群を示す説明図である。 同じく、第５セグメントからなる第２反射面で得られる発光チップの反射像群を示す説明図である。 同じく、斜めカットオフラインと水平カットオフラインとを有するロービーム用配光パターンを示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用前照灯
２Ｕ 上側反射面
２Ｄ 下側反射面
３ リフレクタ
４ 発光チップ
５Ｕ 上側半導体型光源
５Ｄ 下側半導体型光源
６ ホルダ
７ ヒートシンク部材
８ 窓部
９ 無反射面
１０ 基板
１１ 封止樹脂部材
２１ 第１セグメント（第３反射面）
２２ 第２セグメント（第３反射面）
２３ 第３セグメント（第３反射面）
２４ 第４セグメント（第１反射面）
２５ 第５セグメント（第２反射面）
２６ 第６セグメント（第３反射面）
２７ 第７セグメント（第３反射面）
２８ 第８セグメント（第３反射面）
Ｅ エルボー点
ＣＬ１ 斜めカットオフライン
ＣＬ２ 水平カットオフライン
ＬＰ ロービーム用配光パターン
ＨＬ−ＨＲ スクリーンの左右の水平線
ＶＵ−ＶＤ スクリーンの上下の垂直線
Ｏ 点対称となる点
Ｏ１ 発光チップの中心
Ｆ 反射面の基準焦点
Ｘ 水平軸
Ｙ 鉛直軸
Ｚ 反射面の基準光軸
Ｐ１ 第４セグメントと第５セグメントとの境界
Ｐ２ 第３セグメントと第４セグメントとの境界
Ｐ３ 第５セグメントと第６セグメントとの境界
Ｐ４ 第２セグメントと第３セグメントとの境界
Ｐ５ 第６セグメントと第７セグメントとの境界
Ｉ１ 境界Ｐ１における発光チップの反射像
Ｉ２ 境界Ｐ２における発光チップの反射像
Ｉ３ 境界Ｐ３における発光チップの反射像
Ｉ４ 境界Ｐ４における発光チップの反射像
Ｉ５ 境界Ｐ５における発光チップの反射像
Ｚ１ 発光チップの中心から経度角が±４０°以内の範囲
Ｚ２ 発光チップのエネルギー分布の範囲
Ｚ３ 高エネルギーの範囲
Ｚ４ 第１反射面による配光範囲
Ｚ５ 第２反射面による配光範囲
Ｚ６ 第３反射面による配光範囲

Claims (6)

1. エルボー点を境に、走行車線側に斜めカットオフラインを有し、かつ、対向車線側に水平カットオフラインを有する配光パターンを車両の前方に照射する車両用前照灯において、
   パラボラ系の自由曲面からなる反射面を有するリフレクタと、
   平面矩形形状の発光チップを有する半導体型光源と、
   を備え、
   前記発光チップの中心は、前記反射面の基準焦点もしくはその近傍に位置し、かつ、前記反射面の基準光軸上に位置し、
   前記発光チップの発光面は、鉛直軸方向に向き、
   前記発光チップの長辺は、前記基準光軸および前記鉛直軸と直交する水平軸と平行であり、
   前記反射面は、鉛直軸方向に分割された、中央部の第１反射面および第２反射面と、端部の第３反射面と、から構成されていて、
   前記第１反射面は、前記発光チップの反射像が前記斜めカットオフラインおよび前記水平カットオフラインから飛び出ないように、かつ、前記発光チップの反射像の一部が前記斜めカットオフラインおよび前記水平カットオフラインにほぼ接するようにして、前記発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面であり、
   前記第２反射面は、前記発光チップの反射像が前記斜めカットオフラインおよび前記水平カットオフラインから飛び出ないように、かつ、前記発光チップの反射像の一部が前記斜めカットオフラインおよび前記水平カットオフラインにほぼ接するようにして、また、前記発光チップの反射像群の密度が前記第１反射面による前記発光チップの反射像群の密度よりも低くなり、かつ、前記発光チップの反射像群が前記第１反射面による前記発光チップの反射像群を含有するようにして、前記発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面であり、
   前記第３反射面は、前記発光チップの反射像が前記配光パターン内にほぼ収まるようにして、前記発光チップの反射像群の密度が前記第１反射面および前記第２反射面による前記発光チップの反射像群の密度よりも低くなり、かつ、前記発光チップの反射像群が前記第１反射面および前記第２反射面による前記発光チップの反射像群を含有するようにして、前記発光チップの反射像を配光制御する自由曲面からなる反射面である、
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記第１反射面および前記第２反射面は、前記発光チップの中心から経度角が±約４０°以内の範囲内に、設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記第１反射面および前記第２反射面は、前記発光チップの反射像のスクリーン水平線に対する傾きが前記斜めカットオフラインの傾斜角度に約５°を足した角度以内の反射像が得られる範囲内に、設けられている、
   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。
4. 前記第１反射面および前記第２反射面は、前記発光チップのエネルギー分布中の高エネルギーの範囲内に、設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
5. 前記リフレクタは、ほぼ回転放物面形状をなし、
   前記リフレクタの開口部の大きさは、直径約１００ｍｍ以下であり、
   前記反射面の基準焦点は、前記基準光軸上であって、前記発光チップの中心から前記発光チップの後方側の長辺までの間に位置し、
   前記反射面の基準焦点距離は、約１０〜１８ｍｍである、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
6. 前記反射面および前記半導体型光源は、前記発光チップの発光面が鉛直軸方向の上向きの上側のユニットと、前記発光チップの発光面が鉛直軸方向の下向きの下側のユニットと、が点対称の状態になるように、配置されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用前照灯。

Images