JP6277687B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、半導体型光源からの光を所定の配光パターンとして車両の前方に反射させる車両用前照灯に関する。

半導体型光源からの光を複数の分割された反射面（以下、「複数個のセグメント」ともいう。）を有するリフレクタで車両前方に照射し、所定の配光パターンを形成する車両用前照灯が、たとえば、特許文献１に記載されている。
そして、この複数個のセグメントには、所定のカットオフ配光パターンを形成するカットオフ配光形成セグメントと、所定のカットオフ配光パターンの周囲に所定の拡散配光パターンを形成する拡散配光形成セグメントとが含まれている。

カットオフ配光パターンは、たとえば、スクリーン上の水平線と垂直線とが交差する近傍にあるエルボー点から走行車線側に向かって水平線より上方に斜めに伸びる斜めカットオフラインを有し、かつ、エルボー点から対向車線側に水平線に重なるか、水平線よりもやや下降で水平線に略平行な下側水平カットオフラインを有し、エルボー点近傍に集光している配光パターンであり、このため集光配光パターンと呼ばれる場合もある。

一方、拡散配光パターンは、カットオフ配光パターンの下側水平カットオフラインと重なる下側水平カットオフラインを有し、主にスクリーン上の水平線の下側に広く広がり集光配光パターンの周囲に設けられる配光パターンである。
これらカットオフ配光パターン（集光配光パターン）と拡散配光パターンとを重ね合わせることで、全体として、斜めカットオフパターンと下側水平カットオフパターンとを有するロービーム用配光パターン（すれ違い用配光パターン）が形成されている。

そして、ロービーム用配光パターンは、対向車線側では下側水平カットオフラインを有する配光パターンであるため、対向車に対するグレア光の照射を防ぐことができ、一方、走行車線側では斜めカットオフラインを有する配光パターンであるため、走行車線を遠方まで照らして良好な前方視認性が確保できる。

このことから、良好な前方視認性を確保しているカットオフ配光パターンの斜めカットオフライン近傍の光度を高めることで走行車線側をより遠方まで照らすことができ、より良好な前方視認性が得られるロービーム用配光パターンが得られるようになる。

特開２０１０−１０８７７６号公報

ここで、特許文献１に記載された従来技術では、カットオフ配光パターンを形成するカットオフ配光形成セグメントの幅が鉛直方向（上下方向）で略同じ幅の形状のセグメントとして形成されている。
しかしながら、上記のようなカットオフ配光形成セグメントでは、リフレクタの鉛直方向（上下方向）のサイズに制限がある場合、車両から遠方に延びるカットオフ配光パターンの伸びが不足するような場合があった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、リフレクタの鉛直方向（上下方向）のサイズに制限がある場合でも、車両から遠方に伸びるカットオフ配光パターンが得られ、良好な前方視認性が得られる車両用前照灯を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、以下の構成により把握される。
（１）本発明の車両用前照灯は、半導体型光源と、前記半導体型光源の下側に配置され、前記半導体型光源からの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、前記リフレクタが、前記リフレクタの中央部にカットオフ配光パターンを形成する反射面であるカットオフ配光形成セグメントを有し、前記カットオフ配光形成セグメントの左右の両側に拡散配光パターンを形成する反射面である拡散配光形成セグメントを有し、前記カットオフ配光形成セグメントが前記半導体型光源に近い側から遠い側に向かって幅が広がる末広がり形状に形成されている。

（２）上記（１）の構成において、前記末広がり形状が、カットオフ配光形成セグメントを前記半導体型光源の光軸に沿った基準線で左右に二分した面として見たときに、カットオフ配光パターンの斜めカットオフラインを形成する領域を含む側の外側ラインの方が、その反対側にある外側ラインよりも、外側に大きく広がるように形成されている。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記カットオフ配光形成セグメントが上側反射面と下側反射面とに分割して形成され、前記上側反射面と前記下側反射面との間が繋ぎ面によって緩やかに連続的に繋げられているようにしても良い。
（４）上記（１）〜（３）の構成において、前記カットオフ配光形成セグメントが左側反射面と右側反射面とに分割して形成されていても良い。

本発明の車両用前照灯によれば、リフレクタの鉛直方向（上下方向）のサイズに制限がある場合でも、車両から遠方に伸びるカットオフ配光パターンが得られ、良好な前方視認性が得られる車両用前照灯を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 （ａ）カットオフ配光形成セグメントの半導体型光源に近い側の反射面が形成するスクリーン上の配光パターンを示す図である。（ｂ）カットオフ配光形成セグメントの半導体型光源に遠い側の反射面が形成するスクリーン上の配光パターンを示す図である。（ｃ）全体の配光パターン（ロービーム用配光パターン）を示す図である。 カットオフ配光形成セグメントの末広がり形状を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。 （ａ）図５の上側反射面と下側反射面との繋がり形状を説明する図である。（ｂ）（ａ）に対する繋がり形状の比較例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る車両用前照灯の概略正面図である。

以下、本発明に係る車両用前照灯の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。図３及び図４において、符号「ＶＵ−ＶＤ」は、配光パターンを投影したスクリーンの上下の垂直線を示す。符号「ＨＬ−ＨＲ」は、配光パターンを投影したスクリーンの左右の水平線を示す。この明細書において、前、後、上、下、左、右は、この発明にかかる車両用前照灯を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。また、実施形態の説明では全体を通じて、同じ要素には同じ番号を付与している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用前照灯１の概略正面図、図２は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。
第１実施形態に係る車両用前照灯１は、たとえば、ロービーム用配光パターンを車両（図示せず）の前方に照射するヘッドランプであって、車両前部の左右両側に設けられる。
図１及び図２にように、車両用前照灯１は、少なくとも、半導体型光源２と、半導体型光源２からの光を所定の配光パターンとして車両の前方に反射させるリフレクタ３とを備えて構成される。

半導体型光源２は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体を備えた光源であって、発光部２０と基板２１とから構成されている。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、長方形または正方形であり、発光部２０は、複数個たとえば４個の正方形の発光チップを配列して構成される。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たものを使用してもよい。

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。
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り、基準焦点Ｆ及び基準光軸（図示せず）を有する。
反射面３００の基準焦点Ｆは、半導体型光源２の発光面の中心Ｏ、又はその近傍に位置する。
また、反射面３００の基準光軸は、半導体型光源２の発光面の中心Ｏ、又はその近傍を通る。

図１に示すように、リフレクタ３の反射面３００は、左右方向に並列する複数（この例では１１個）のセグメント３１、３２、３３に分割されている。
この複数のセグメントにおいて、リフレクタ３の中央にある、つまり、半導体型光源２の略真下にあるセグメントがカットオフ配光パターンを形成するカットオフ配光形成セグメント３１であり、その両サイドに位置する複数のセグメントが拡散配光パターンを形成する拡散配光形成セグメント３２、３３である。

より具体的には、本実施形態では、リフレクタ３の左右中央部に１個のカットオフ配光形成セグメント３１を設けるとともに、その左右外側方（左右の両側）に、それぞれ５個の拡散配光形成セグメント３２、３３を設けている。
そして、カットオフ配光形成セグメント３１が形成するカットオフ配光パターンと、拡散配光形成セグメント３２、３３が形成する拡散配光パターンとが重なり合うことでロービーム用配光パターンが形成される。

ここで、上述したように、走行車線側を遠方まで照らし、良好な前方視認性が得られるようにするためには、カットオフ配光パターンの斜めカットオフライン近傍の光度を高めることが好適であり、以下では、主に、そのためのカットオフ配光形成セグメント３１の構成について詳細に説明を行う。

図１では、カットオフ配光形成セグメント３１の領域を、半導体型光源２に近い側の領域３１Ｕとし、半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄとして示している。
カットオフ配光形成セグメント３１において、半導体型光源２に近い側の領域３１Ｕの位置は、光源に近いため光は大きい像として反射面に投影され、その大きい光の像が、反射面によって車両前方に照射される。

この半導体型光源２に近い側の領域３１Ｕで車両前方に照射された光のスクリーン上での配光パターンＰ１を図３（ａ）に示している。
図３（ａ）に示すように、半導体型光源２に近い側の領域３１Ｕの反射面は、エルボー点Ｅから走行車線側（図の左側）に向かって水平線（ＨＬ−ＨＲ線）より斜め上方に伸びる斜めカットオフラインＣＬ１とエルボー点Ｅから略水平線（ＨＬ−ＨＲ線）に沿って対向車線側（図の右側）に水平に伸びる下側水平カットオフラインＣＬ２を有する配光パターンＰ１を形成するように、例えば、自由曲面で形成されている。

なお、走行車線側（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）にも水平線と同じか上側に水平線とほぼ平行に水平方向に伸びる上側水平カットオフラインが形成される場合もある。

一方、半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄの位置は、光源から離れるため光は小さい像として反射面に投影され、その小さい光の像が、反射面によって車両前方に照射される。
この半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄで車両前方に照射された光のスクリーン上での配光パターンＰ２を図３（ｂ）に実線で示している。
なお、図３（ｂ）には、点線で図３（ａ）の配光パターンＰ１を重ねるようにして示している。また、図３（ｃ）では、図３（ｂ）に示される配光パターンに、さらに、拡散配光形成セグメント３２、３３が形成する拡散配光パターンを重ねるようにして全体の配光パターンの状態、つまり、ロービーム用配光パターンの状態を示している。

図３（ｂ）に示される通り、半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄの位置で車両前方に照射された光の方が、反射される光の像が小さいため、スクリーン上での配光パターンＰ２は、図３（ａ）に示されるのと同様の斜めカットオフラインＣＬ１と下側水平カットオフラインＣＬ２とを有する配光パターンＰ２でありながら、図３（ａ）に示される配光パターンＰ１よりもエルボー点近傍に集光した配光パターンＰ２が形成されている。
なお、半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄも、例えば、自由曲面で形成されている。

そして、この配光パターンＰ１、Ｐ２が重なり合ってカットオフ配光パターンが形成される。
従って、エルボー点近傍は、配光パターンＰ１と配光パターンＰ２とが重なって形成された配光パターンであるので光度が高くなる。
しかしながら、リフレクタ３の鉛直方向（上下方向）のサイズに制限がある場合、この配光パターンＰ２のようなより集光した配光パターンを形成する領域（本例では、領域３１Ｄ）が十分に確保できない場合があり、この場合、車両から遠方に延びるカットオフ配光パターンの伸びが不足することになる。

そこで、従来のようにカットオフ配光形成セグメントを鉛直方向（上下方向）に略同じ幅として形成するのではなく、図１に示すように、本実施形態では、半導体型光源２から遠い側のカットオフ配光形成セグメント３１の幅を広げ末広がりに形成することで、反射面で反射される光の像が小さく、集光した配光パターンが形成しやすい半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄを増やすようにしている。
この結果、リフレクタ３の鉛直方向（上下方向）のサイズに制限がある場合でもエルボー点近傍の配光パターンの光度を高く保つことができ、車両から遠方に伸びるカットオフ配光パターンが得られ、良好な前方視認性が得られるようになる。
また、カットオフ配光形成セグメント３１の外側ライン、つまり、外側縁は滑らかに段差がなく形成されているので、段差などに起因して発生するグレアが抑制されている。

ところで、走行車線側の遠方に伸びて光を照射し、良好な前方視認性を得るためには、斜めカットオフラインＣＬ１近傍の光度を高くすることがより好適である。
そこで、本実施形態では、さらに、カットオフ配光形成セグメント３１の末広がり形状を図４に示すようにしている。
以下、図４を参照しながら、カットオフ配光形成セグメント３１の末広がり形状に関し、さらに、詳細に説明する。

図４の上側に示される図は、図１と同様の方向、つまり、光が照射される側（車両前方側）からリフレクタ３を見た正面図を示しており、カットオフ配光形成セグメント３１の部分を主に拡大して示すようにしたものであり、図４の下側に図３（ｂ）に対応したスクリーン上の配光パターンを示している。

図４の上側の図に示す一点斜線は、半導体型光源２の発光部２０の光軸を示したものであり、先ほどのカットオフ配光形成セグメント３１の半導体型光源２から遠い側の領域３１Ｄの部分に、さらに、光軸より右側にある末広がりに広がる外側の領域を３１Ｒとし、光軸より左側にある外側の領域を３１Ｌとして示している。

これら、領域３１Ｒ及び領域３１Ｌは、図４の下側に示すスクリーン上の配光パターンＰ２に対して矢印で示すように、領域３１Ｒが斜めカットオフラインＣＬ１の近傍の配光状態を担っており、この部分を反対側の領域３１Ｌよりも広くするように、外側に広がるように末広がりに形成している。

言い換えれば、カットオフ配光形成セグメント３１を半導体型光源２の発光部２０の光軸に沿った基準線で左右に二分した面として見たときに、斜めカットオフラインＣＬ１を形成する領域３１Ｒが含まれる側のカットオフ配光形成セグメント３１の外側ラインは、その反対側の領域３１Ｌが含まれる側のカットオフ配光形成セグメント３１の外側ラインよりも、外側に大きく広がるように形成されている。

このため、配光パターンＰ２の斜めカットオフラインＣＬ１近傍は、より広い範囲の反射面からの光を利用して形成されることになるので、この斜めカットオフラインＣＬ１近傍の光度を高くすることができる。
この結果、走行車線側の遠方に伸びて光を照射することが可能となり、より良好な前方視認性が得られるようにできる。

なお、図４に示される例では、領域３１Ｌ側のカットオフ配光形成セグメント３１の外側のラインも緩やかに外側に広がるように形成しているが、この領域３１Ｌは、下側水平カットオフラインＣＬ２近傍を担う領域であり、前述の斜めカットオフラインＣＬ１近傍ほど遠方に照射する必要がないことから、必ずしも、外側に広がるように形成する必要はない。
また、本実施形態では、カットオフ配光形成セグメントの外側ラインが緩やかに湾曲するように半導体型光源２から離れるに伴って末広がりになるようにされているが、直線的に末広がりに広がるようになっていても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図５及び図６を参照しながら説明を行う。
第１実施形態では、カットオフ配光形成セグメント３１を分割せずに滑らかに湾曲した１つの面として構成していた。
一方、第２実施形態では、図５に示すように、リフレクタ３Ｂのカットオフ配光形成セグメント３１を、半導体型光源２に近い領域３１Ｕと半導体型光源２から遠い領域３１Ｄとを分割した面として形成している。
つまり、半導体型光源２に近い上側反射面と半導体型光源２から遠い下側反射面とに分割している。

カットオフ配光形成セグメントを形成するときに、上下左右の曲率変化があまりなく１面のように形成すると、カットオフ配光パターンを構成する少し広い範囲の配光である配光パターンＰ１を優先すると、つまり、半導体型光源２に近い領域３１Ｕの自由曲面形状を優先すると、半導体型光源２から遠い領域３１Ｄの曲率状態もそれに影響を受けるため集光度を高くしたい配光パターンＰ２の集光度が高められない場合がある。
同様に、カットオフ配光パターンを構成する集光度が高い配光パターンＰ２を優先すると、配光パターンＰ１を広くすることができない場合がある。

一方、カットオフ配光形成セグメント３１において、配光パターンＰ１を得るための半導体型光源２に近い領域３１Ｕを上側反射面として所望の配光状態が得られるように設計を行い、配光パターンＰ２を得るための半導体型光源２から遠い領域３１Ｄを下側反射面として所望の配光状態が得られる設計とすると、配光パターンＰ１と配光パターンＰ２とがそれぞれより最適な配光状態を有するように設計できるので、これらを重ね合わせて得られるカットオフ配光パターンもより望ましい配光状態にしやすい。

しかしながら、このようにした場合には、異なる曲率を有する上側反射面と下側反射面とを繋げるための繋ぎ面３１Ｔが設けられている（図５参照）。
図６は、図５に示されるリフレクタ３Ｂのカットオフ配光形成セグメント３１の断面図を示したものであり、図６（ａ）に本実施形態の繋ぎ面３１Ｔの状態を示し、比較例として図６（ｂ）に繋ぎ面４１Ｔを示している。

図６（ｂ）に示されるリフレクタ４のように、繋ぎ面４１Ｔが大きな段差を有するような状態にすると、リフレクタ３Ｂの反射面にアンダーコートを形成するときに、このアンダーコート材が段差部に溜まり、その上に蒸着された反射コーティングは溜りの形状に従って蒸着されるので、アンダーコート材の溜りができた部分は歪な形状の反射部となる。
そうすると、その部分で光が散乱したり、グレア光が発生する可能性があるので望ましくない。

そこで、図６（ａ）に示すように、できるだけ緩やかに連続的に繋がるように繋ぎ面３１Ｔを形成しておけば、アンダーコート材がこの繋ぎ面３１Ｔに溜ることを抑制することができるので、上記のような光の散乱やグレア光の発生などを抑制することが可能になる。
従って、カットオフ配光形成セグメント３１を上側反射面と下側反射面とに分割して形成するとともに、上側反射面と下側反射面との間の繋ぎ面３１Ｔが、上側反射面と下側反射面との間を緩やかに連続的に繋げるようにすることで、光の散乱やグレア光の発生を抑制しつつ、より好適なカットオフ配光パターンを形成することが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について図７を参照しながら説明を行う。
第３実施形態では、第２実施形態のリフレクタ３Ｂを、さらに、図７に示すように、左右の面に分割するようにしている。

より具体的には、図４において、一点斜線で示した半導体型光源２の発光部２０の光軸に沿ったラインでリフレクタ３Ｃのカットオフ配光形成セグメント３１を左右の反射面に分割している。
従って、半導体型光源２に近い領域３１Ｕである上側反射面が左側の上側反射面３１ＵＬと右側の上側反射面３１ＵＲに分割して形成され、半導体型光源２から遠い領域３１Ｄである下側反射面も、左側の下側反射面３１ＤＬと右側の下側反射面３１ＤＲに分割して形成されている。

これまで説明してきたとおり、半導体型光源２に近い領域３１Ｕである上側反射面は、図３（ａ）に示されるようなスクリーン上の配光パターンを形成する部分であるが、この反射面を左右に分割して形成すると、左側の上側反射面３１ＵＬが形成する配光パターンと右側の上側反射面３１ＵＲが形成する配光パターンとで、それぞれ配光パターンＰ１に対応する配光パターンを形成することが可能になる。

ここで、左側の上側反射面３１ＵＬが形成する配光パターンＰ１に対応した配光パターンをＵＬ配光パターンＰ１と呼び、同様に、右側の上側反射面３１ＵＲが形成する配光パターンＰ１をＵＲ配光パターンＰ１と呼ぶことにすると、ＵＬ配光パターンＰ１とＵＲ配光パターンＰ１が重なり合って、最終的に、図３（ａ）に示されるような配光パターンＰ１を形成することになる。

従って、本実施形態では、最優的な配光パターンＰ１がより最適な配光状態となるように、ＵＬ配光パターンＰ１とＵＲ配光パターンＰ１を、それぞれ微調整することが可能であるで、より好適な配光パターンＰ１を形成できるようになる。

下側反射面についても同様であり、左側の下側反射面３１ＤＬと右側の下側反射面３１ＤＲとを、それぞれ微調整して、それらの反射面（３１ＤＬ、３１ＤＲ）が形成する配光パターンを合わせるようにして、最優的な配光パターンＰ２を得るようにすることが可能であるため、より好適な配光パターンＰ２を形成することが可能となる。

そして、各々、より最適化された配光パターンＰ１と配光パターンＰ２とが重なり合ってカットオフ配光パターンを形成することになるので、第３実施形態の構成とすると、さらに、好適なカットオフ配光パターンを形成することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、拡散配光形成セグメント３２、３３としてカットオフ配光形成セグメント３１の左右両側に５個のセグメントが形成されている場合を示したが、このセグメントの数は５個より少なくても良く、多くても良い。
このように、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 車両用前照灯
２ 半導体型光源
３，３Ｂ，３Ｃ リフレクタ
２０ 発光部
２１ 基板
３１ カットオフ配光形成セグメント
３１Ｕ 半導体型光源から近い側の領域
３１Ｄ 半導体型光源から遠い側の領域
３２，３３ 拡散配光形成セグメント
３００ 反射面
ＣＬ１ 斜めカットオフライン
ＣＬ２ 水平カットオフライン
Ｅ エルボー点

Claims (3)

1. 車両用前照灯であって
   半導体型光源と、
   前記半導体型光源の下側に配置され、前記半導体型光源からの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、
   前記リフレクタが、前記リフレクタの中央部にカットオフ配光パターンを形成する反射
   面であるカットオフ配光形成セグメントを有し、前記カットオフ配光形成セグメントの左
   右の両側に拡散配光パターンを形成する反射面である拡散配光形成セグメントを有し、
   前記カットオフ配光形成セグメントが前記半導体型光源に近い側から遠い側に向かって
   幅が広がる末広がり形状に形成されており、
   前記末広がり形状が、前記カットオフ配光形成セグメントを前記半導体型光源の光軸に
   沿った基準線で左右に二分した面として見たときに、前記カットオフ配光パターンの斜め
   カットオフラインを形成する領域を含む側の外側ラインの方が、その反対側にある外側ラ
   インよりも、外側に大きく広がるように形成されていることを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記カットオフ配光形成セグメントが上側反射面と下側反射面とに分割して形成され、
   前記上側反射面と前記下側反射面との間が繋ぎ面によって緩やかに連続的に繋げられて
   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. 前記カットオフ配光形成セグメントが左側反射面と右側反射面とに分割して形成されて
   いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用前照灯。