JP2010153269A

JP2010153269A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2010153269A
Application number: JP2008331682A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Tanaka; 義治田中
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】ハイビームを照射する車両用灯具であって、簡易な構成で高光度の狭い領域と低光度の周辺領域を良好に照明する車両用灯具を提供すること。
【解決手段】車両の前方を照明する車両用灯具であって、前記車両の幅方向に配列する複数の第１ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第１ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第１ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第１リフレクタと、を含む第１発光ユニットと、前記車両の前後方向に配列する複数の第２ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第２ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第２ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第２リフレクタと、を含む第２発光ユニットと、を備え、前記第２発光ユニットから放射される光の指向角が前記第１発光ユニットから放射される光の指向角よりも大きい、車両用灯具とする。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用灯具の改良に関する。

ヘッドランプ等の車両用灯具では、低光度で広い領域を照明する光（ロービーム）と高光度で狭い領域を照明する光（ハイビーム）とを照射するものがある。例えば、特許文献１には、照射光の輝度が異なる２種類の光源ユニットを使用する構成が開示される。特許文献２には、車両の直前領域を照明するのに特化した光源ユニットと車両前方を広く照明する光源ユニットの異なる配光特性を有する２種類の光源ユニットを備える構成が開示されている。特許文献１、２はいずれも主にロービームを照射する灯具の構成である。特許文献３には配光特性の異なる複数の光源ユニットを組み合わせて使用してロービームとハイビームとを照明する構成が開示されている。特許文献４には、個別に制御可能なＬＥＤチップを複数個備えた光源ユニットを使用して、単一の光源ユニットでロービームとハイビームとを照明する構成が開示されている。

特開２００５−２９４１６６号公報特開２００７−１３４０５２号公報特許第４０８０７８０号公報特開２００７−３２３８８５号公報

ハイビームは高光度で挟い領域を照明するものであるが、当該狭い領域の周辺領域を低光度で照明することも必要である。特許文献３の構成では光源ユニットのリフレクタ形状により配光特性を調整するとともに、光源ユニットの配置を調整して照明態様を設定するため、高光度の狭い範囲と低光度の周辺領域の両方を同時に照明するには、その構成が複雑となり、
組み付け作業の煩雑化や歩留まりの低下を招く。特許文献４の構成では、車両の走行状況等に応じて、単一の光源ユニットに設けられる複数のＬＥＤチップのうち、特定のＬＥＤチップの点灯状態を制御するものである。そのため、高光度の狭い範囲と低光度の周辺領域の両方を同時に照明するには、リフレクタ設計や制御機構が複雑化し、組み付け作業が煩雑化するとともに、コスト面で不利となる。
そこで本発明は、ハイビームを照射する車両用灯具であって、簡易な構成で高光度の狭い領域と低光度の周辺領域を良好に照明する車両用灯具を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は次の構成からなる。即ち、
車両の前方を照明する車両用灯具であって、
前記車両の幅方向に配列する複数の第１ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第１ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第１ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第１リフレクタと、を含む第１発光ユニットと、
前記車両の前後方向に配列する複数の第２ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第２ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第２ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第２リフレクタと、を含む第２発光ユニットと、
を備え、
前記第２発光ユニットから放射される光の幅方向における指向角が前記第１発光ユニットから放射される光の指向角よりも大きい、
車両用灯具である。

本発明の車両用灯具は、第１発光ユニットと第２発光ユニットの２種類の発光ユニットを備える。第１発光ユニットの第１光源部には複数の第１ＬＥＤチップが車両の幅方向に配列する。一方、第２発光ユニットの第２光源部には複数の第２ＬＥＤチップが車両の前後方向に配列する。これにより、第２発光ユニットから放射される光の指向角は第１発光ユニットから放射される光の指向角よりも大きくなる。第２発光ユニットの放射光は指向角が大きいため、第１発光ユニットの放射光に比べて光度が低くなる。その結果、本発明の車両用灯具は、第１発光ユニットの放射光は第２発光ユニットの放射光に比べて高光度で狭い領域を照明し、第２発光ユニットは第１発光ユニットの放射光に比べて低光度で第１発光ユニットの照射領域の周辺領域を照明することとなる。このように、本発明の車両用灯具は、簡易な構成で高光度の狭い領域と低光度の周辺領域を良好に照明するものである。

本発明の車両用灯具では、第１発光ユニットの第１光源部は複数の第１ＬＥＤチップを備える。第１ＬＥＤチップの種類は特に限定されず、フェイスアップタイプ、フリップチップタイプなどを採用できる。第１ＬＥＤチップの発光色も特に限定されない。また、第１ＬＥＤチップの光で励起して蛍光を発する蛍光材を封止部材に含有させて、第１ＬＥＤチップ本来の発光色と異なる色の光が出射するようにしても良い。複数の第１ＬＥＤチップの内、一部の第１ＬＥＤチップの発光色が他の第１ＬＥＤチップの発光色と異なっていても良い。第１ＬＥＤチップの個数は必要とされる光度などを考慮して決定することができる。例えば２個〜２０個、好ましくは２個〜１０個、より好ましくは３個〜５個の第１ＬＥＤチップを使用できる。
複数の第１ＬＥＤチップは車両の幅方向に配列する。なお、「車両の幅方向」とは、車両の前後方向（即ち車両の直進方向）に垂直であって、地面（水平面）に平行な方向をさす。複数の第１ＬＥＤチップは、通常、直線状に配列するがこれに限定されず、円弧状などの曲線状に配列してもよい。また、複数の第１ＬＥＤチップは、通常、一列に配置するがこれに限定されず、二列又は三列など複数列に配置してもよい。複数の第１ＬＥＤチップを配列する間隔は、車両用灯具の大きさ、求められる照明領域の大きさ、実装精度などを考慮して決定することができる。例えば、隣りあう第１ＬＥＤチップが実質的に隣接するように配列することができる。

第１発光ユニットは複数の第１ＬＥＤチップの光放出側に設けられて複数の第１ＬＥＤチップの放出光を車両の前方に反射する第１リフレクタを備える。なお、ここでいう「車両の前方」とは、車両の直進方向を指す。第１リフレクタの形状は、第１光源部の位置に焦点を有し、車両の前後方向に平行な軸を有する第１仮想放物面の一部又は第１仮想楕円面の一部に沿う形状であることが好ましい。第１光源部の光を前方に反射して指向角
の小さい光を生成できるからである。例えば、第１発光ユニットの放射光の指向角は左１０°〜右１０°である。なお、ここでいう「仮想放物面」とは、放物線を当該放物線の軸を回転軸として回転させて得られる曲面を指す。同様に、「仮想楕円面」とは、楕円を当該楕円の軸（長軸又は短軸のいずれか一方）を回転軸として回転させて得られる曲面を指す。

第２発光ユニットの第２光源部は複数の第２ＬＥＤチップを備える。第２ＬＥＤチップの種類及び発光色は第１ＬＥＤチップと同様に選択することができる。なお、第２ＬＥＤチップの種類及び発光色を第１ＬＥＤチップの種類及び発光色と異なるものとしてもよい。また、使用される第２ＬＥＤチップの個数は第１ＬＥＤチップと同様に決定できる。
複数の第２ＬＥＤチップは車両の前後方向に配列する。複数の第２ＬＥＤチップは、通常、直線状に配列するがこれに限定されず、円弧状などの曲線状に配列してもよい。また、複数の第２ＬＥＤチップは、通常、一列に配置するがこれに限定されず、二列又は三列など複数列に配置してもよい。複数の第２ＬＥＤチップを配列する間隔は、第１ＬＥＤチップと同様に決定することができる。

第２発光ユニットは複数の第２ＬＥＤチップの光放出側に設けられて複数の第２ＬＥＤチップの放出光を車両の前方に反射する第２リフレクタを備える。第２リフレクタにより第２発光ユニットの放射光が生成される。第２発光ユニットの放射光の指向角は、第１発光ユニットの放射光の指向角よりも大きい。例えば、第１発光ユニットの放射光の指向角は左２５°〜右２５°である。第２リフレクタの形状は、第２光源部の位置に焦点を有し、車両の前後方向に平行な軸を有する複数の第２仮想放物面又は複数の第２仮想楕円面を組み合わせた仮想複合面の一部に沿う形状であることが好ましい。即ち、第２リフレクタはいわゆるマルチリフレクタであることが好ましい。このような構成とすれば、第２リフレクタにより第２光源部の光を反射する方向を高い自由度で設定することが可能となるからである。なお、「組み合わせた仮想複合面」とは、所望の指向角が得られるように、第２仮想放物面又は第２仮想楕円面を選択してその形状の一部を抽出して連結して形成される面をさす。
以下、この発明の実施の形態につき図例を参照しながら説明をする。

本発明の実施例である車両用灯具１の正面図を図１に示す。車両用灯具１は二輪車のヘッドランプである。図１に示すように、車両用灯具１はケース１０、アウターレンズ１１、ハイビーム照射部２０、ロービーム照射部３０を備える。ハイビーム照射部２０は第１発光ユニット（集光ユニット）２１と第２発光ユニット（拡散ユニット）２２を備える。ロービーム照射部３０にはバルブランプ３１が設けられる。
図１におけるＡ−Ａ線断面図を図２に示す。図２に示すように集光ユニット２１は支持部材２３、第１光源部２４、第１リフレクタ２５を備える。支持部材２３は車両本体（図示せず）に連結しており、その下面には第１光源部２４が設けられる。第１光源部２４は基板２４０を備え、基板２４０には光放出側が地面方向（紙面下方）となるように３つの第１ＬＥＤチップ２４１、２４２、２４３が実装される。第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３はいずれも白色ＬＥＤチップである。

第１リフレクタ２５は第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３の光放出側に設けられる。第１リフレクタ２５の第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３に対向する面は、アルミ蒸着が施されて反射面となっている。第１リフレクタ２５の形状は第１光源部２４を通って車両の前後方向に平行な仮想線４０を軸とし、第１光源部２４の位置を焦点とする第１仮想放物面の一部に沿う形状である。より詳細には、図３に示す集光ユニット２１の斜視図を用いて説明する。なお、図３において支持部材２３と基板２４０はその記載を省略する。図３に示すように、まず、第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３は車両の前後方向Ｐに垂直な車両の幅方向Ｑに沿って設けられる。即ち第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３は横置きされる。第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３は実質的に隣接している。３つの第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３の中央に位置する第１ＬＥＤチップ２４２を通り、車両の前後方向Ｐに平行な仮想線を軸４０とする。第１リフレクタ２５は第１ＬＥＤチップ２４２の位置を焦点とし、軸４０を軸とする仮想放物面の下半分（軸４０を含む水平面よりも下側）に沿う形状であり、車両前方に開口している。このような形状を有する第１リフレクタ２５は、図３に示すように、第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３の光を矢印Ｐで示す車両前方に反射する当該反射
光が集光ユニット２１の放射光Ｘとなる。反射光Ｘの指向角は片側約１０°である。

拡散ユニット２２は、図２に示すように支持部材２６、第２光源部２７、第２リフレクタ２８を備える。支持部材２６は車両本体に連結しており、その下面には第２光源部２７が設けられる。第２光源部２７は基板２７０を備え、基板２７０には光放出側が地面方向となるように３つの第２ＬＥＤチップ２７１、２７２、２７３が実装される。第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３はいずれも白色ＬＥＤチップである。

第２リフレクタ２８は第１ＬＥＤチップ２７１〜２７３の光放出側に設けられる。第２リフレクタ２８の第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３に対向する面は、アルミ蒸着が施されて反射面となっている。第２リフレクタ２８の形状は第２光源部２７を通って車両の前後方向に平行な仮想線４１を軸とし、第２光源部２７の位置を焦点とする複数の第２仮想放物面を組み合わせた形状の一部に沿う形状である。より詳細には、図４に示す拡散ユニット２２の斜視図を用いて説明する。なお、図４において支持部材２６と基板２６０はその記載を省略する。図４に示すように、まず、第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３は車両の車両の前後方向Ｐに沿って設けられる。すなわち、第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３は縦置きされる。第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３は実質的に隣接している。３つの第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３を通り、車両の前後方向Ｐに平行な仮想線を軸４１とする。第２リフレクタ２８は、反射光（拡散ユニットの放射光）Ｙが所定の指向角を有するように第２ＬＥＤチップ２７２ｂの位置を焦点とし、軸４１を軸とする複数の第２仮想放物面２８ａ〜ｉの一部をつなぎ合わせた形状、即ちマルチリフレクタ形状を有する。なお、隣り合う第２仮想放物面（例えば符号２８ａと符号２８ｂ）との連結部は車両の前後方向Ｐに平行な面で形成されている。図４に示すように、第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３の光を矢印Ｐで示す車両前方に反射する（符号Ｙを参照）。当該反射光が拡散ユニット２２の放射光Ｙとなる。本実施例では拡散ユニット２２の放射光Ｙの指向角は片側約２５°である。

次に車両用灯具１の照明態様を説明する。図５に車両用灯具１のハイビーム発光部２０の放射光の等光度分布のシミュレーション図を示す。なお、比較例として、拡散ユニット２２において車両の前後方向Ｐに沿って設けられる（縦置きされる）第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３の替わりに、車両の幅方向Ｑに沿って設けられる（横置きされる）３つの第２ＬＥＤチップを有する拡散ユニットを備えるハイビーム発光部を使用する。図５にお
いて、横軸は照射範囲のｘ方向、縦軸は照射範囲のｙ方向、（ｘ、ｙ）＝（０，０）は照射光の中心を示し、符号ａで示す部分は低光度領域、符号ｂで示す部分は中光度領域、符号ｃ、ｄで示す部分は高光度領域をそれぞれ示す。図５に示すように、比較例に比べて、実施例では、高光度領域ｂ、ｃが車両の幅方向に拡大するとともに、低光度領域ａの全方向に拡大し、実施例のハイビーム発光部２０の照射光の光束は比較例の照射光の光束に比べて約１５％向上した。このように、車両用灯具１は、ハイビーム発光部２０によって、集光ユニット２１の第１ＬＥＤチップ２４１〜２４３を横置きするとともに、拡散ユニット２２の第２ＬＥＤチップ２７１〜２７３を縦置することにより、簡易な構成でハイビーム発光部２０の放射光の光束が向上し、高光度の狭い領域（高光度領域ｂ、ｃ）と低光度の周辺領域（低光度領域ａ）を良好に照明する。
仮に単一の発光ユニットで高光度の狭い領域と低光度の周辺領域の両方を照明しようとすると、リフレクタ形状や光学制御が複雑化し、取り付け作業性が低下する。しかし、車両用灯具１では、指向性の異なる２種類の発光ユニット、即ち、集光ユニット２１と拡散ユニット２２とによりハイビームを照射する構成である。そのため、そのリフレクタ構成や光学制御は複雑化せず、簡易な構成となっており、組み付け作業性が高く、コスト面でも有利となる。
なお、第２リフレクタ２８は複数の第２仮想放物面２８ａ〜ｉをつなぎ合わせた形状としたが、これに限定されず、所定の指向角が得られる範囲で複数の第２仮想楕円面などの種々曲面や平面を組み合わせてもよい。

本発明は、バイク（二輪車）、自動車（四輪車）など様々な車両の灯具としてその利用が図られる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

図１は車両用灯具１の正面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は集光ユニット２１の斜視図である。図４は拡散ユニット２２の斜視図である。図５はハイビーム発光部２０の放射光の等光度分布のシミュレーション図である。

符号の説明

１車両用灯具
１０ケース
１１アウターレンズ
２０ハイビーム発光部
２１集光ユニット
２２拡散ユニット
２３、２６支持部材
２４第１光源部
２４１、２４２、２４３第１ＬＥＤチップ
２５第１リフレクタ
２７第２光源部
２７０基板
２７１、２７２、２７３第２ＬＥＤチップ
２８第２リフレクタ
３０ロービーム発光部
３１バルブランプ
４０、４１軸

Claims

車両の前方を照明する車両用灯具であって、
前記車両の幅方向に配列する複数の第１ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第１ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第１ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第１リフレクタと、を含む第１発光ユニットと、
前記車両の前後方向に配列する複数の第２ＬＥＤチップを有する第１光源部と、該複数の第２ＬＥＤチップの光放出側に設けられて前記複数の第２ＬＥＤチップの放出光を前記車両の前方に反射する第２リフレクタと、を含む第２発光ユニットと、
を備え、
前記第２発光ユニットから放射される光の幅方向における指向角が前記第１発光ユニットから放射される光の指向角よりも大きい、
車両用灯具。
前記第１リフレクタの形状は、前記第１光源部の位置に焦点を有し、前記車両の前後方向に平行な軸を有する第１仮想放物面の一部又は第１仮想楕円面の一部に沿う形状であり、
前記第２リフレクタの形状は、前記第２光源部の位置に焦点を有し、前記車両の前後方向に平行な軸を有する複数の第２仮想放物面又は複数の第２仮想楕円面を組み合わせた仮想複合面の一部に沿う形状である、請求項１に記載の車両用灯具。
前記車両は二輪車である、請求項１又は２に記載の車両用灯具。