JP2006339008A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両用灯具では、所定の配光パターンのカットオフライン付近にはたとえば青色光が見える。
【解決手段】すれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を形成するシェード５のエッジ８、８１、８２、８３が反射面４の第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置する。この結果、反射面４からの反射光Ｌ２が第２焦点Ｆ２に集中してエッジ８に当たらないので、反射光Ｌ２がエッジ８に当たって分光することがない。このために、すれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３付近の着色光たとえば青色光を消すことができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、光源としてたとえばＬＥＤなどの半導体型光源を使用するプロジェクタタイプの車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２）。以下、この車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、楕円を基調とする反射面と、この反射面の第１焦点近傍に配置されているＬＥＤと、反射面の第２焦点近傍に配置されているシェードと、投影レンズと、を備えるものである。以下、従来の車両用灯具の作用について説明する。ＬＥＤを点灯発光させると、このＬＥＤからの光が反射面で反射され、この反射面で反射された反射光の一部がシェードでカットオフされ、残りの反射光で所定の配光パターン、たとえば、すれ違い用の配光パターンが形成され、この所定の配光パターンが投影レンズから前方に投影されて路面などを照明する。

ところが、従来の車両用灯具は、図８（Ａ）に示すように、すれ違い用の配光パターンのカットオフラインを形成するシェード５０のエッジ８０が反射面の第２焦点Ｆ２０近傍に位置する。このために、従来の車両用灯具は、反射面からの反射光Ｌ２０が第２焦点Ｆ２０に集中してシェード５０のエッジ８０に当たって分光し、この分光した光が投影レンズ７０を透過して外部前方に照射される。この結果、従来の車両用灯具は、すれ違い用の配光パターンのカットオフライン付近には、色付いた光（着色光）たとえば青色光が見えるという課題がある。特に、光源としてＬＥＤを使用した場合、図５のＬＥＤの分光分布の説明図に示すように、波長λ約４５０［ｎｍ］の青色光が相対強度「１」で最も強いので、すれ違い用の配光パターンのカットオフライン付近に青色光が良く見えるという課題がある。

特開２００３−３１７５１３号公報 特開２００３−３１７５１５号公報

この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用灯具では、所定の配光パターンのカットオフライン付近にはたとえば青色光が見えるという点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、所定の配光パターンのカットオフラインを形成するシェードのエッジが反射面の第２焦点よりも投影レンズ側に位置する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、シェードのエッジから投影レンズと反対側にかけての端部に、エッジから反射面の光軸に対して傾斜する傾斜面を有する凹部が設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、エッジが反射面の光軸上に位置し、かつ、反射面の第２焦点が凹部中の反射面の光軸上に位置する、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、図８（Ｂ）に示すように、シェードのエッジが第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ側に位置するので、反射面からの反射光が第２焦点Ｆ２に集中してエッジに当たらない。このために、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、反射光がエッジに当たって分光することがないので、所定の配光パターンのカットオフライン付近の着色光たとえば青色光を消すことができる。

この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、図８（Ｃ）に示すように、エッジを第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ側に位置させたシェードの端部に傾斜面が設けられているので、反射面からの反射光がシェードの傾斜面に入射して反射し、この傾斜面で反射した反射光が投影レンズに入射しない。このために、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、反射面からの反射光がエッジを第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ側に位置させたシェードの端部で反射してその反射光が投影レンズに入射してグレア（図８（Ｂ）を参照）となることがない。

この発明（請求項３にかかる発明）の車両用灯具は、第２焦点よりも投影レンズ側に位置させたエッジが反射面の光軸上に位置するので、所定の配光パターンのカットオフライン付近の着色光を確実に消すことができる。また、この発明（請求項３にかかる発明）の車両用灯具は、反射面の第２焦点がシェードの端部の凹部中であって反射面の光軸上に位置するので、シェードの端部で反射した反射光が投影レンズに入射してグレアとなることを確実に防止することができる。

以下に、この発明にかかる車両用灯具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「Ｖ−Ｖ」は、スクリーンの上下の垂直線を示す。符号「Ｈ−Ｈ」は、スクリーンの左右の水平線を示す。

以下、この実施例における車両用灯具の構成について説明する。図２において、符号１は、この実施例における車両用灯具ある。前記車両用灯具１は、図２に示すように、プロジェクタタイプであって、ユニット構造をなす。前記車両用灯具１は、上側リフレクタ２および下側リフレクタ３と、反射面４およびシェード５と、半導体型光源６と、投影レンズ（凸レンズ、集光レンズ）７と、から構成されている。

前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３は、光不透過性の樹脂部材などから構成されており、ハウジングやホルダなどの保持部材と兼用である。また、前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３は、水平軸において、上下に２分割してなるものである。前記上側リフレクタ２と前記下側リフレクタ３とは、図示しない固定手段（たとえば、ボルトナット、スクリュー、加締め、クリップなど）により、一体に固定されている。

前記上側リフレクタ２は、前側の部分が半円形に開口し、前側の部分から中央部分（上側の部分）を経て後側の部分までが閉塞している。前記上側リフレクタ２の中央部分のうちほぼ後半分から後側の部分までの閉塞部の内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて前記反射面４が設けられている。

前記反射面４は、楕円を基調とした反射面、たとえば、回転楕円面や楕円を基本とした自由曲面などの反射面からなる。この結果、前記反射面４は、第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２と、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸Ｚ−Ｚとを有する。なお、前記第２焦点Ｆ２は、上（平面）から見て両端が前記投影レンズ７側に位置し中央が前記投影レンズ７と反対側に位置するような湾曲した焦線からなる。

前記下側リフレクタ３は、前側の部分が半円形に開口し、前側の部分から中央部分（下側の部分）のほぼ前半分までが閉塞し、中央部分のほぼ後半分から後側の部分までが開口している。前記下側リフレクタ３の中央部分には、前記シェード５が一体に設けられている。前記シェード５は、図１〜図３に示すように、水平板部と垂直板部から構成されている。なお、前記下側リフレクタ３の内面、たとえば、前記シェード５の水平板部の上面に反射面を設けてもよい。

前記シェード５は、所定の配光パターンこの例ではすれ違い用の配光パターンＰを形成する。また、前記シェード５の水平板部と垂直板部との角部は、すれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３（図４参照）を形成するエッジ８（８１、８２、８３）である。前記エッジ８は、図１に示すように、前記反射面４の前記第２焦点Ｆ２よりも前記投影レンズ７側に位置する。前記シェード５の前記エッジ８から前記投影レンズ７と反対側にかけての端部には、凹部（溝部）９が設けられている。前記凹部９には、前記エッジ８から前記反射面４の光軸Ｚ−Ｚに対して下り勾配に傾斜する傾斜面１０を有する。前記エッジ８は、前記反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置する。前記反射面４の前記第２焦点Ｆ２は、前記凹部９中の前記反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置する。

前記エッジ８および前記凹部９および前記傾斜面１０は、図３に示すように、前記第２焦点Ｆ２に倣って、上（平面）から見て両端が前記投影レンズ７側に位置し中央が前記投影レンズ７と反対側に位置するような湾曲した形状をなす。前記凹部９の幅２Ｔは、この例では約１ｍｍである。前記第２焦点Ｆ２は、前記凹部９のほぼ中央に位置する。このために、前記エッジ８から前記第２焦点Ｆ２までの幅Ｔは、この例では約０．５ｍｍである。また、前記第２焦点Ｆ２から前記凹部９の前記投影レンズ７と反対側の縁までの幅Ｔは、この例では約０．５ｍｍである。

前記下側リフレクタ３の後側開口部には、前記半導体型光源６が配置されている。前記半導体型光源６は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例ではＬＥＤ）を使用する。前記半導体型光源６は、基板と、前記基板の一面に固定された微小な矩形形状（正方形形状）の光源チップ（半導体チップ）の発光体と、前記発光体を覆う光透過部材と、から構成されている。前記半導体型光源６は、前記上側リフレクタ２および前記下側リフレクタ３に保持されている。前記半導体型光源６の前記発光体は、前記反射面４の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。

前記半導体型光源６は、図５に示す分光分布の特性を有する。図５において、横軸は分光の波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸は分光の相対強度を示す。ここで、波長λ約４５０［ｎｍ］の青色光を相対強度「１」とする。この結果、前記半導体型光源６は、波長λ約４５０［ｎｍ］の青色光が相対強度「１」で最も強い。

前記上側リフレクタ２の前側半円形開口の縁部および前記下側リフレクタ３の前側半円形開口の縁部には、前記投影レンズ７が保持されている。前記投影レンズ７は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ７の前方側（外部側）は、曲率が大きい（曲率半径が小さい）凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ７の後方側（前記半導体型光源６側）は、曲率が小さい（曲率半径が大きい）凸非球面をなす。このような投影レンズ７を使用することにより、前記投影レンズ７の焦点距離が小さくなるので、その分、この実施例における車両用灯具１の前記投影レンズ７の光軸Ｚ−Ｚ方向の寸法がコンパクトとなる。なお、前記投影レンズ７の後方側は、平非球面をなすものであってもよい。前記投影レンズ７は、前側焦点（前記半導体型光源６側の焦点）および後側焦点（外部側の焦点）と、前記前側焦点と前記後側焦点とを結ぶ光軸Ｚ−Ｚとを有する。前記反射面４の光軸Ｚ−Ｚと前記投影レンズ７の光軸Ｚ−Ｚとは、ほぼ一致する。

前記半導体型光源６の光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ７として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ７は、この例ではアクリルを使用する。アクリルは、図６に示すアクリル（ＨＲ−Ｆ）の波長依存性を有する。図６において、横軸は、波長λ［ｎｍ］を示し、縦軸は屈折率ｎを示す。ここで、前記投影レンズ７は、屈折率ｎがたとえば「１．４９」のアクリルを使用する。この結果、図８（Ｂ）に示すように、前記投影レンズ７から出射する光のうち、波長λ約５７５［ｎｍ］の光（主に黄色光）は、実線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対してほぼ平行に進み、波長λ約５７５［ｎｍ］以下の光（主に青色光）は、二点鎖線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対して下向きに進み、波長λ約５７５［ｎｍ］以上の光（主に赤色光）は、点線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対して上向きに進む。

この実施例における車両用灯具１は、たとえば、自動車用前照灯の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）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複数個配置されている。

この実施例における車両用灯具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、車両用灯具１の半導体型光源６の発光体を点灯発光させる。すると、半導体型光源６の発光体から光Ｌ１が放射される。この光Ｌ１は、反射面４で反射され、この反射光Ｌ２が反射面４の第２焦点Ｆ２に集中する。第２焦点Ｆ２に集中する反射光Ｌ２の一部は、シェード５によりカットオフされる。一方、残りの反射光Ｌ２ですれ違い用の配光パターンＰが形成される。このすれ違い用の配光パターンＰが投影レンズ７から前方に投影されて路面などを照明する。

すれ違い用の配光パターンＰの上の縁には、シェード５のエッジ８（８１、８２、８３）によりカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３が形成されている。このすれ違い用の配光パターンＰは、上水平カットオフラインＣＬ１により、走行車線側の道路などをやや遠方もしくは遠方まで照明することができ、かつ、下水平カットオフラインＣＬ２により、対向車線側の道路などを主に手前側を照明することができる。

この実施例における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について図７を参照して説明する。

図７は、シミュレーションによる色度座標の説明図であって、この実施例における車両用灯具１と従来の車両用灯具１００との色度座標の相違点を示す説明図である。この図７の色度座標における色度測定部位は、図４に示すすれ違い用の配光パターンＰのエルボＥ近傍の範囲である。また、この図７の色度座標のシミュレーションのデータは、図５に示す半導体型光源６の分光分布、図６に示す投影レンズ７のアクリル（ＨＲ−Ｆ）の波長ごとの屈折率、反射面４の分光反射率、シェード５の形状、である。

従来の車両用灯具１００は、図８（Ａ）に示すように、シェード５０のエッジ８０が反射面の第２焦点Ｆ２０近傍に位置する。このために、従来の車両用灯具１００は、反射面からの反射光Ｌ２０が第２焦点Ｆ２０に集中してシェード５０のエッジ８０に当たって分光し、この分光した光が投影レンズ７０を透過して外部前方に照射される。この結果、従来の車両用灯具１００は、図７の色度座標の説明図に示すように、すれ違い用の配光パターンのカットオフライン付近には、色付いた光（着色光）たとえば青色光が見える。特に、光源としてＬＥＤを使用した場合、図５のＬＥＤの分光分布の説明図に示すように、波長λ約４５０［ｎｍ］の青色光が相対強度「１」で最も強いので、すれ違い用の配光パターンのカットオフライン付近に青色光が良く見える。

この従来の車両用灯具１００に対してこの実施例における車両用灯具１は、図１および図８（Ｂ）に示すように、シェード５のエッジ８が第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置するので、反射面４からの反射光Ｌ２が第２焦点Ｆ２に集中してエッジ８に当たらない。このために、この実施例における車両用灯具１は、反射光Ｌ２がエッジ８に当たって分光することがないので、図７の色度座標の説明図に示すように、すれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３付近の着色光たとえば青色光を消すことができる。

図７の色度座標の説明図において、１はこの実施例における車両用灯具から照射されたすれ違い用の配光パターンＰの色度座標（Ｘ＝０．３４２１、Ｙ＝０．３１６９）を示し、１００は従来の車両用灯具から照射されたすれ違い用の配光パターンＰの色度座標（Ｘ＝０．２５６９、Ｙ＝０．１６２９）を示し、６はＬＥＤの半導体型光源の色度座標（Ｘ＝０．３２２５、Ｙ＝０．３４３６）を示す。また、実線のＷはＳＡＥ白色の範囲を示し、黒丸と一点鎖線のＢは黒体軌跡を示す。黒体軌跡において、５０００Ｋ、６０００Ｋは、色温度（°Ｋ）を示す。この図７の色度座標の説明図に示すように、従来の車両用灯具１００から照射されるすれ違い用の配光パターンのカットオフライン付近において青色光が見える。これに対して、この実施例における車両用灯具１から照射されるすれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３付近において青色光が見えずに白色光が見える。しかも、この白色光の色温度は、約５０００Ｋであり、約６０００ＫのＬＥＤの半導体型光源６の白色光の色温度とほぼ等しい。すなわち、この実施例における車両用灯具１から照射されるすれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３付近がＬＥＤの半導体型光源６の白色光とほぼ同じ白色光に見える。

この実施例における車両用灯具１は、図８（Ｃ）に示すように、エッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたシェード５の端部に傾斜面１０が設けられているので、反射面４からの反射光Ｌ２がシェード５の傾斜面１０に入射して反射し、この傾斜面１０で反射した反射光が投影レンズ７に入射しない。このために、この実施例における車両用灯具１は、反射面４からの反射光Ｌ２がエッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたシェード５の端部で反射してその反射光が投影レンズ７に入射してグレア（図８（Ｂ）を参照）となることがない。

すなわち、図８（Ｂ）に示すように、ただ単にエッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に伸ばしたシェード５の場合、このただ単にエッジ８を伸ばしたシェード５の端部に反射面４からの反射光Ｌ２が入射して反射すると、この反射光が投影レンズ７に入射する。この投影レンズ７に入射した光がこの投影レンズ７から出射する際にグレアとなる。たとえば、図６の投影レンズ７のアクリル（ＨＲ−Ｆ）の波長依存性の説明図に示すように、屈折率ｎ「１．４９」のアクリルを使用する投影レンズ７の場合、この投影レンズ７から出射する光のうち、波長λ約５７５［ｎｍ］の光（主に黄色光）は、実線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対してほぼ平行に進み、波長λ約５７５［ｎｍ］以下の光（主に青色光）は、二点鎖線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対して下向きに進み、波長λ約５７５［ｎｍ］以上の光（主に赤色光）は、点線に示すように光軸Ｚ−Ｚに対して上向きに進む。このように、波長λ約５７５［ｎｍ］以上の光が上向きに進むためにグレアとなる。これに対して、この実施例における車両用灯具１は、エッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたシェード５の端部に傾斜面１０が設けられているので、反射面４からの反射光Ｌ２がシェード５の傾斜面１０に入射して反射し、この傾斜面１０で反射した反射光が投影レンズ７に入射しないので、グレアを防止することができる。

この実施例における車両用灯具１は、第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたエッジ８が反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置するので、すれ違い用の配光パターンＰのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３付近の着色光（青色光）を確実に消すことができる。また、この実施例における車両用灯具１は、反射面４の第２焦点Ｆ２がシェード５の端部の凹部９中であって反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置するので、シェード５の端部で反射した反射光が投影レンズ７に入射してグレアとなることを確実に防止することができる。

なお、この実施例においては、第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたエッジ８が反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置し、また、反射面４の第２焦点Ｆ２がシェード５の端部の凹部９中であって反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置するものである。ところが、この発明においては、第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたエッジ８が反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置していない場合でもよいし、また、反射面４の第２焦点Ｆ２がシェード５の端部の凹部９中であって反射面４の光軸Ｚ−Ｚ上に位置していない場合でもよい。

また、この実施例においては、エッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたシェード５の端部に傾斜面１０を有する凹部９が設けられているものである。ところが、この発明においては、エッジ８を第２焦点Ｆ２よりも投影レンズ７側に位置させたシェード５の端部に凹部９や傾斜面１０を設けていない場合でもよい。

この発明にかかる車両用灯具の実施例を示す要部の縦断面図である。 同じく、車両用灯具の全体を示す縦断面図である。 同じく、シェードやエッジや凹部や傾斜面を示す一部斜視図である。 同じく、すれ違い用の配光パターンを示す説明図である。 同じく、横軸が分光の波長λ［ｎｍ］で縦軸が分光の相対強度で、ＬＥＤなどの半導体型光源の分光分布の特性を示す説明図である。 同じく、横軸が波長λ［ｎｍ］で縦軸が屈折率ｎで、投影レンズのアクリル（ＨＲ−Ｆ）の波長依存性を示す説明図である。 同じく、シミュレーションによるこの実施例における車両用灯具と従来の車両用灯具との色度座標の相違点を示す説明図である。 同じく、この実施例における車両用灯具の作用を示す説明図である。

符号の説明

１ 車両用灯具
２ 上側リフレクタ
３ 下側リフレクタ
４ 反射面
５ シェード
６ 半導体型光源（ＬＥＤ）
７ 投影レンズ
８、８１、８２、８３ エッジ
９ 凹部
１０ 傾斜面
Ｈ−Ｈ 左右の水平線
Ｖ−Ｖ 上下の垂直線
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｚ−Ｚ 反射面の光軸
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３ カットライン
Ｐ すれ違い用の配光パターン
Ｌ１ 半導体型光源から放射される光
Ｌ２ 反射面で反射される光

Claims (3)

1. 光源として半導体型光源を使用するプロジェクタタイプの車両用灯具において、
   楕円を基調とする反射面と、
   発光部が前記反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置するように配置されている前記半導体型光源と、
   前記反射面の第２焦点近傍に配置されており、前記半導体型光源から放射されて前記反射面で反射された反射光の一部をカットオフして残りの反射光で所定の配光パターンを形成するシェードと、
   前記所定の配光パターンを前方に投影する投影レンズと、
   を備え、
   前記所定の配光パターンのカットオフラインを形成する前記シェードのエッジは、前記第２焦点よりも前記投影レンズ側に位置する、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記シェードの前記エッジから前記投影レンズと反対側にかけての端部には、前記エッジから前記反射面の光軸に対して傾斜する傾斜面を有する凹部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記エッジは、前記反射面の光軸上に位置し、
   前記第２焦点は、前記凹部中の前記反射面の光軸上に位置する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。

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