JP7000695B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
(1)本発明の車両用灯具は、ロービーム配光用の第1発光チップと、ハイビーム配光用の水平方向に並ぶ複数の第2発光チップと、前記第1発光チップ及び前記第2発光チップの光を前方側に照射するレンズと、前記第1発光チップからの光を前記レンズに向けて反射するリフレクタと、前記リフレクタで反射される光の一部を遮光するシェードと、備え、前記レンズは、前記レンズの後方基本焦点を通る基本光軸から鉛直方向上側の上側入射面と、前記基本光軸から鉛直方向下側の下側入射面と、を備え、前記上側入射面は、前記基本光軸側から前記上側入射面の外側縁部に向かって曲率半径が大きくなる形状を有し、前記下側入射面は、前記水平方向の中央側から水平方向外側に向かって曲率半径が大きくなるとともに、鉛直断面が直線状である形状を有している。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
また、実施形態及び図中において、特に断りがない場合、「前」、「後」は、各々、車両の「前進方向」、「後進方向」を示し、「上」、「下」、「左」、「右」は、各々、車両に乗車する運転者から見た方向を示す。
本実施形態の車両用灯具は、車両前方側に開口したハウジング(図示せず)と開口を覆うようにハウジングに取り付けられるアウターレンズ(図示せず)を備え、ハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に灯具ユニット10(図2参照)等が配置されている。
なお、以下の灯具ユニット10の説明では、主に車両右側の車両用灯具を例にして説明を行うが、特に断りがない部分については、左右の車両用灯具で共通である。
図2は灯具ユニット10を前方側から見た平面図であり、図3は灯具ユニット10の断面図である。
なお、図2ではレンズ50を省略し内部がわかる図示としており、図3はレンズ50の後方基本焦点Oを通る基本光軸(Z軸参照)に沿った鉛直方向の断面図になっている。
ヒートシンク20は、ベース部21と、ベース部21の鉛直方向下側に一体に形成された鉛直方向下側に延びる複数の放熱フィン22と、を備えている。
また、ベース部21の鉛直方向上側の面には、第1光源25を載置する載置部26が形成されており、第1光源25がホルダ27によって取り付けられるようになっている。
第1光源25は、ロービーム配光パターンを形成するための光を放射する光源であり、載置部26上に配置される第1基板23と、光を鉛直方向上側に放射するように第1基板23上に設けられた第1発光チップ24と、を備えている。
リフレクタ30は、第1発光チップ24から鉛直方向上側に放射された光をレンズ50に向けて反射する部材であり、前方側に開口するように、リフレクタ30の反射面30aが第1発光チップ24上を半ドーム状に覆うようにヒートシンク20のベース部21に取り付けられている。
シェード31は、図3に示すように、第1光源25とレンズ50との間に配置され、リフレクタ30でレンズ50側に反射された光の一部を遮光し、ロービーム配光パターンのカットオフラインを形成する部材である。
具体的には、図3に示すように、レンズ50の後方基本焦点Oがシェード31の前方側の縁部31aから約1.0mm後方に位置するように、シェード31は配置されている。
取付部材40は、シェード31や後述する第2光源43、給電コネクタ44、第1反射部61及び第2反射部62が取り付けられる部材である。
なお、本実施形態では、第1面40aは、角度θ1が約25°となるように鉛直方向斜め上側に傾いた面になっている。
第2光源43は、ハイビーム配光パターンを形成するための光を放射する光源であり、図3に示すように、取付部材40の第1面40a上に配置される第2基板41と、第2基板41上に水平方向に並ぶように設けられた複数の第2発光チップ42(図2参照)と、を備えている。
ただし、車両左側と車両右側とでは、車両の内外の関係も逆転するので、車両内側及び車両外側を基準として第2発光チップ42の配置状態を説明すれば、上述した通り、レンズ50の後方基本焦点Oを通る鉛直軸(Y軸参照)を基準に車両外側(図左側)に4個の第2発光チップ42が設けられるとともに、車両内側(図右側)に7個の第2発光チップ42が設けられるものとなる。
給電コネクタ44は、給電を行うための外部コネクタが接続されるコネクタであり、図3に示すように、第2基板41上に設けられ、第2基板41に形成された第2発光チップ42への導電パターンと電気的に接続されている。
レンズ50は、ガラスや樹脂等によって形成され、第1発光チップ24及び第2発光チップ42からの光を前方側に所定の配光パターンを形成するように配光制御して照射する部材であり、レンズホルダ50aを介して、ヒートシンク20に取り付けられている。
なお、レンズ50における具体的な配光制御のための構成については後述する。
例えば、青色分光色の発生を抑制しやすい観点からは、屈折率の波長依存性が小さいアクリル系樹脂が好ましい。
そのような場合には、耐熱性に優れたポリカーボネート系樹脂を用いるようにすればよい。
第1反射部61は、各第2発光チップ42から鉛直方向下側に向かって放射される光のうちの一部の光を反射する部材であり、取付部材40に取り付けられている。
そして、理由については後述するが、本実施例では、レンズ50の後方基本焦点Oを通る基本光軸(Z軸参照)に対して角度θ2が約17°より大きい角度で鉛直方向下側に放射される光を反射するようになっている。
第2反射部62は、各第2発光チップ42から鉛直方向上側に向かって放射される光のうちの一部の光を反射する部材である。
そして、第2反射部62は、シェード31の鉛直方向下側に設けられており、シェード31とともに取付部材40に取り付けられている。
なお、本実施形態では、第2反射部62の反射面が第2発光チップ42の発光中心を通る発光光軸OZとほぼ平行になるように、第2反射部62が配置されている。
図4はレンズ50の入射面51の形状を説明するための図であり、図4(a)はレンズ50の後方基本焦点Oを通る基本光軸(Z軸参照)に沿った鉛直方向の断面図であり、図4(b)はレンズ50の後方基本焦点Oを通る基本光軸(Z軸参照)に沿った水平断面図である。
なお、図5に示すレンズLは、レンズ50とするための基本形状を有するレンズの水平断面図を示している。
また、レンズLの光軸Pと主面SMLが交わる点が、レンズLの主点SPである。
なお、K=W/sinθ’と表すことができるので、正弦条件違反量OSCは、正弦条件違反量OSC=W/sinθ’-Fと記述することができる。
一方で、図4(a)に示す断面(鉛直断面)で見ると、下側入射面53に関しては、ロービーム配光パターンへの影響を抑制するために、点Mから下側入射面53の下端(下端部Rvb)に至るまで直線状になっている。
なお、曲率半径が無限大に近づけば、その曲線が限りなく直線に近づくことからも明らかな通り、十分に大きな曲率半径の曲線が直線状であることは言うまでもない。
そして、下側入射面53についても、水平断面は、同様に、外周縁部側に向かって曲率半径が連続的に大きくなっている。
一方、下側入射面53は、ロービーム配光パターンへの影響と配光崩れを抑制することを考慮し、水平方向の中央(Z軸)側から水平方向外側に向かって曲率半径が大きくなるとともに、鉛直断面が直線状である形状を有するものとしている。
なお、図6は、図2におけるレンズ50の後方基本焦点Oを通る鉛直軸(Y軸参照)の左側(車両内側)に近接して配置された第2発光チップ42からの光を第1反射部61や第2反射部62で反射することなく、また、第2発光チップ42を鉛直方向斜め上側に傾けずに配置して、光を入射面51に向けて照射した場合を模擬したものになっており、図6におけるVU-VL線はスクリーン上での鉛直基準線を示し、HL-HR線はスクリーン上での水平基準線を示している。
また、図6はスクリーン上における配光パターンを等光度線で示したものになっている。
以降においてもスクリーン上での配光パターンを示す図においては、スクリーン上での鉛直基準線をVU-VL線で示し、スクリーン上での水平基準線をHL-HR線で示すものとし、配光パターンを等光度線で示すものとする。
また、下側出射面56に関しては、図7(a)に示すように、入射面51側から見て、水平方向中央側の第1下側出射面56aと、水平方向左外側(車両内側)の出射面56bと、水平方向右外側(車両外側)の出射面56cと、を有している。
つまり、下側出射面56は、水平方向中央側の第1下側出射面56aと、第1下側出射面56aの水平方向外側に位置する2つの第2下側出射面56b、56cと、を有している。
なお、後述するが、同様のことを上側出射面55でも行う。
ただし、実際には、位置Q4のところまでレンズ50は存在しないため、実際のレンズ50の端である外周縁部では、下側1.5度には到達していない。
したがって、第2下側出射面56b、56cについては、図7(a)に示すように、鉛直方向上側の第1下側出射面56a側の位置Q1(つまり、基本光軸Z側(点M側)の位置)から放射状に外周縁部側ほど、レンズ50の後方基本焦点O(図7(b)参照)に点光源を仮定したときに、その点光源からの光をスクリーン上での鉛直方向下側に照射する形状に形成している。
以下、上側出射面55について説明する。
そこで、本実施形態では、図3に示すように、主に第1反射部61を設けるようにすることで高光度帯が分離するのを、さらに抑制するようにしている。
つまり、第1反射部61は、各第2発光チップ42からレンズ50へ照射される光のうち、下側入射面53に向かう光の一部を鉛直方向上側に反射することで、上側入射面52に入射する光のほうが下側入射面53に入射する光よりも多くなるようにしている。
なお、必ずしも、半分以下とする必要はなく、例えば、光量が1/3から6/7程度となるようにするのが好ましい。
図9は入射面51に形成された光拡散構造を説明するための図である。
なお、図9では拡大図として光拡散構造の形状を示す図も併せて図示している。
図9に示すように、光拡散構造は入射面51を4つの領域(第1領域57a、第2領域57b、第3領域57c及び第4領域57d)に分けて光の拡散量を調節している。
なお、本実施形態では、光拡散構造として、丸みを帯びた凹凸が形成されているものを示しているが、光拡散構造は、稜線が長方形やひし形でもよく、また、四角錘の凹あるいは凸構造でもよい。
また、凸部間や凹凸間に入射面51の基本形状のままの部分があってもよく、凸部や凹部と凸部の密度を調整することで光の拡散量を調整してもよい。
一方、上側入射面52に対応する領域として、水平方向の中央側になる第2領域57bと、第2領域57bの水平方向右側(車両外側)の第3領域57cと、第2領域57bの水平方向左側(車両内側)の第4領域57dと、の3つの領域を設定し、第2領域57bの凹凸量を6μmとして下側入射面53に形成されている光拡散構造よりも光の拡散量が大きく設定されている。
一方、第2領域57bの水平方向外側に位置する第3領域57c及び第4領域57dは、凹凸量を4μmに留め、暈し量を少なめにしており、配光パターンの矩形状を保つとともに第2領域57bでの暈しと合わせることで配光の均一性を高めることができる。
そして、図10(c)を見るとわかる通り、それらの配光パターンが多重された配光パターンは、高光度帯が1つであるとともに全体としてきれいな矩形状を有する良好なものになっている。
例えば、上記実施形態では、図4(a)を参照して説明したように、上側入射面52は点M(図4参照)側の曲率半径Rvcが約150mmであり、鉛直方向上側に向かって連続的に曲率半径が大きくなっていき、外側縁部側の曲率半径Rvtが約300mmであることから、上側入射面52は点Mから外側縁部までの曲率半径を平均した平均曲率半径が、比較的小さい徐変した曲面であった。
例えば、下側入射面53は、下側入射面53の点M(図4参照)側の曲率半径Rvcが約150mmで、鉛直方向下側に向かって連続的に曲率半径が大きくなっていき、下端部Rvbで曲率半径が約1000mmになるような曲率半径が徐変された曲面であってもよい。
<請求項1>
ロービーム配光用の第1発光チップと、
ハイビーム配光用の水平方向に並ぶ複数の第2発光チップと、
前記第1発光チップ及び前記第2発光チップの光を前方側に照射するレンズと、
前記第1発光チップからの光を前記レンズに向けて反射するリフレクタと、
前記リフレクタで反射される光の一部を遮光するシェードと、備え、
前記レンズは、
前記レンズの後方基本焦点を通る基本光軸から鉛直方向上側の上側入射面と、
前記基本光軸から鉛直方向下側の下側入射面と、を備え、
前記上側入射面は、前記基本光軸側から前記上側入射面の外側縁部に向かって曲率半径が大きくなる形状を有し、
前記下側入射面は、
前記水平方向の中央側から水平方向外側に向かって曲率半径が大きくなるとともに、鉛直断面が直線状である形状を有していることを特徴とする車両用灯具。
<請求項2>
前記レンズは、
前記基本光軸から鉛直方向上側の上側出射面と、
前記基本光軸から鉛直方向下側の下側出射面と、を備え、
前記上側出射面は、前記レンズから前方側に照射する光を、レンズの鉛直方向中央側は鉛直方向下側に配光し、レンズの鉛直方向上側は鉛直方向上側に配光する形状に形成されており、
前記下側出射面は、
水平方向中央側の第1下側出射面と、
前記第1下側出射面の水平方向外側に位置する2つの第2下側出射面と、を有し、
前記第2下側出射面は、前記基本光軸側の位置から前記第2下側出射面の外周縁部に向かって、前記第2下側出射面の外周縁部側ほど、前記後方基本焦点からの光を鉛直方向下側に照射する形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
<請求項3>
前記第2発光チップは、前記レンズの前記後方基本焦点より後方側の鉛直方向下側に配置されており、
前記第2発光チップは、発光中心を通る発光光軸が前記上側入射面に交わるように、発光面が鉛直方向上側に傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用灯具。
<請求項4>
前記第2発光チップから前記下側入射面に向かって放射される光の一部を鉛直方向上側に反射する第1反射部と、
前記第2発光チップから鉛直方向上側に放射される光の一部を鉛直方向下側に反射する第2反射部と、を備えていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両用灯具。
<請求項5>
前記第1反射部は、前記第2発光チップから、直接、前記下側入射面に向かって放射される光のうち、前記下側入射面に入射する光量が1/3から2/3となるように、光を反射していることを特徴とする請求項4に記載の車両用灯具。
<請求項6>
前記下側入射面及び前記上側入射面に形成され、前記レンズに入射する光を拡散する光拡散構造を備え、
前記上側入射面の水平方向中央側に形成される光拡散構造は、前記下側入射面に形成される光拡散構造よりも光の拡散量が大きく設定されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車両用灯具。
20 ヒートシンク
21 ベース部
22 放熱フィン
23 第1基板
24 第1発光チップ
25 第1光源
26 載置部
27 ホルダ
30 リフレクタ
30a 反射面
31 シェード
31a 縁部
40 取付部材
40a 第1面
41 第2基板
42 第2発光チップ
43 第2光源
44 給電コネクタ
50 レンズ
50a レンズホルダ
51 入射面
52 上側入射面
53 下側入射面
54 出射面
55 上側出射面
56 下側出射面
56a 第1下側出射面
56b、56c 第2下側出射面(出射面)
57a 第1領域
57b 第2領域
57c 第3領域
57d 第4領域
61 第1反射部
62 第2反射部
101L、101R 車両用前照灯
102 車両
BF 基本焦点
D 点
F 焦点距離
K 距離
L レンズ
M 点
O 後方基本焦点
OSC 正弦条件違反量
OZ 発光光軸
P 光軸
Q1、Q2、Q3、Q4 位置
S1 一方の面
S2 他方の面
SML 主面
SP 主点
θ1、θ2 角度
Claims (5)
- ロービーム配光用の第1発光チップと、
ハイビーム配光用の水平方向に並ぶ複数の第2発光チップと、
前記第1発光チップ及び前記第2発光チップの光を前方側に照射するレンズと、
前記第1発光チップからの光を前記レンズに向けて反射するリフレクタと、
前記リフレクタで反射される光の一部を遮光するシェードと、備え、
前記レンズは、
前記レンズの後方基本焦点を通る基本光軸から鉛直方向上側の上側入射面と、
前記基本光軸から鉛直方向下側の下側入射面と、を備え、
前記上側入射面は、前記基本光軸側から前記上側入射面の外側縁部に向かって曲率半径が大きくなる形状を有し、
前記下側入射面は、
前記水平方向の中央側から水平方向外側に向かって曲率半径が大きくなるとともに、
鉛直断面が直線状である形状を有していることを特徴とする車両用灯具。 - 前記第2発光チップは、前記レンズの前記後方基本焦点より後方側の鉛直方向下側に配置されており、
前記第2発光チップは、発光中心を通る発光光軸が前記上側入射面に交わるように、
発光面が鉛直方向上側に傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。 - 前記第2発光チップから前記下側入射面に向かって放射される光の一部を鉛直方向上側に反射する第1反射部と、
前記第2発光チップから鉛直方向上側に放射される光の一部を鉛直方向下側に反射する第2反射部と、を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用灯具。 - 前記第1反射部は、前記第2発光チップから、直接、前記下側入射面に向かって放射される光のうち、前記下側入射面に入射する光量が1/3から6/7となるように、光を反射していることを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
- 前記下側入射面及び前記上側入射面に形成され、前記レンズに入射する光を拡散する光拡散構造を備え、
前記上側入射面の水平方向中央側に形成される光拡散構造は、前記下側入射面に形成される光拡散構造よりも光の拡散量が大きく設定されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車両用灯具。
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