(57)【要約】【課題】半導体発光素子を光源としながら十分な照射光量を確保すると共に、配光パターン内の照度を均一化することができる車両用灯具ユニットを提供する。【解決手段】灯具ユニット２０は、光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ３５と、投影レンズ３５の後方側焦点Ｆよりも後方において光軸Ａｘ上に配置されたＬＥＤ２５と、ＬＥＤ２５からの光を前方に向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面３１を有するセンターリフレクタ３０と、ＬＥＤ２５の左右両側において光軸Ａｘ寄りに傾斜した方向に延びる左右一対の基準軸Ｂｘ，Ｃｘ上にそれぞれ配置されたＬＥＤ２６，２７と、ＬＥＤ２６からの光を前方に向けて基準軸Ｂｘ寄りに反射させる反射面４１を有するサイドリフレクタ４１と、ＬＥＤ２７からの光を前方に向けて基準軸Ｃｘ寄りに反射させる反射面５１を有するサイドリフレクタ５０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、
前記投影レンズの後方側焦点よりも後方において前記光軸上に配置された第１半導体発光素子と、
前記第１半導体発光素子からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させる反射面を有するセンターリフレクタと、
前記第１半導体発光素子の左右両側において前記光軸寄りに傾斜した方向に延びる左右一対ずつの基準軸上に配置された複数の第２半導体発光素子と、
前記各第２半導体発光素子からの光を前方に向けて前記各基準軸寄りに反射させる反射面を有するサイドリフレクタと、を備え、
前記サイドリフレクタの反射面における前記光軸寄りの内側反射面が、前記センターリフレクタの反射面より集光度が小さいつなぎ反射領域とされ、
前記サイドリフレクタの反射面における前記光軸と反対寄りの外側反射面が、前記つなぎ反射領域より集光度が小さい拡散反射領域とされることを特徴とする車両用灯具ユニット。
【請求項２】
前記第１半導体発光素子及び前記各第２半導体発光素子は、個別に点消灯制御可能であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具ユニット。
【請求項３】
一対の前記第２半導体発光素子が、前記光軸寄りに１５度〜３５度傾斜した方向に延びる左右一対の基準軸上に配置され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ユニット。
【請求項４】
前記投影レンズと前記第１及び第２半導体発光素子との間には、前記センターリフレクタ及び前記サイドリフレクタからの反射光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成するシェードが配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか1項に記載の車両用灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を光源とする車両用灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオードなどの半導体発光素子を光源とする車両用灯具ユニットが多く採用されている。ところが、半導体発光素子は、放電バルブやハロゲンバルブ等に比してその光源光束がかなり小さいので、例えば特許文献１に記載されている車両用照明灯具（車両用灯具ユニット）のように、複数の灯具ユニットを備えた構成として十分な照射光量を確保する必要がある。
【０００３】
このような車両用照明灯具では、灯具前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、この投影レンズの後側焦点よりも後方側において略左右方向に所定間隔をおいて配置された複数の光源ユニットとを備えており、各光源ユニットが、灯具前方へ向けて光軸寄りに傾斜した方向に延びる基準軸上に配置された発光素子と、この発光素子からの光を前方へ向けて少なくとも鉛直面内において基準軸寄りに反射させるリフレクタとを備えている。
そこで、複数の光源ユニットにおける発光素子からの光を効率良く投影レンズに入射させることができ、十分な照射光量を確保することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１７２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等に記載された車両用照明灯具のように、複数の光源ユニットを備えた車両用灯具ユニットの投影レンズから出射された光は、配光パターン内の照度を均一化することが難しいという問題がある。
【０００６】
例えば、光軸上に配置された集光光源ユニットによって所謂ホットゾーンとなる集光領域を照射し、その両側に左右対称に配置された一対の拡散光源ユニットによって拡散領域を照射するような場合、集光光源ユニットのリフレクタに反射された集光光と、拡散光源ユニットのリフレクタに反射された拡散光とは、投影レンズから出射された際に互いにオーバーラップし難い。その為、集光光源ユニットと拡散光源ユニットとによって形成した合成配光パターン内の照度が、不均一となってしまう。
【０００７】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、半導体発光素子を光源としながら十分な照射光量を確保すると共に、配光パターン内の照度を均一化することができる車両用灯具ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、
前記投影レンズの後方側焦点よりも後方において前記光軸上に配置された第１半導体発光素子と、
前記第１半導体発光素子からの光を前方に向けて前記光軸寄りに反射させる反射面を有するセンターリフレクタと、
前記第１半導体発光素子の左右両側において前記光軸寄りに傾斜した方向に延びる左右一対ずつの基準軸上に配置された複数の第２半導体発光素子と、
前記各第２半導体発光素子からの光を前方に向けて前記各基準軸寄りに反射させる反射面を有するサイドリフレクタと、を備え、
前記サイドリフレクタの反射面における前記光軸寄りの内側反射面が、前記センターリフレクタの反射面より集光度が小さいつなぎ反射領域とされ、
前記サイドリフレクタの反射面における前記光軸と反対寄りの外側反射面が、前記つなぎ反射領域より集光度が小さい拡散反射領域とされることを特徴とする車両用灯具ユニットにより達成される。
【０００９】
上記構成の車両用灯具ユニットによれば、投影レンズを介してセンターリフレクタの反射面による反射光とサイドリフレクタの反射面による反射光とを前方へ照射するように構成されているので、第１半導体発光素子と複数の第２半導体発光素子からの光を効率良く投影レンズに入射させることができ、十分な照射光量を確保することができる。
【００１０】
更に、センターリフレクタの反射面により反射された光が集光領域を照射し、サイドリフレクタの反射面における拡散反射領域により反射された光が拡散領域を照射する。そして、サイドリフレクタの反射面におけるつなぎ反射領域により反射された光が、互いにオーバーラップし難い集光領域と拡散領域との間のつなぎ領域を照射する。そこで、センターリフレクタとサイドリフレクタとによって形成した合成配光パターン内の照度を均一化することができる。
【００１１】
尚、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記第１半導体発光素子及び前記各第２半導体発光素子は、個別に点消灯制御可能であることが望ましい。
この様な構成の車両用灯具ユニットによれば、第１半導体発光素子及び複数の第２半導体発光素子を選択的に点消灯させたり、それぞれ光量を調整したりすることによって、灯具ユニット全体を回転駆動することなく、例えばカーブ走行時にステアリング舵角や車速に応じて配光パターンを変化させるＡＦＳ（Adaptive Front Lighting System）を構成することができる。
【００１２】
また、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、一対の前記第２半導体発光素子が、前記光軸寄りに１５度〜３５度傾斜した方向に延びる左右一対の基準軸上に配置されることが望ましい。
この様な構成の車両用灯具ユニットによれば、配光パターン内の照度を均一化することができる車両用灯具ユニットをコンパクトに構成することができる。
【００１３】
また、上記構成の車両用灯具ユニットにおいて、前記投影レンズと前記第１及び第２半導体発光素子との間には、前記センターリフレクタ及び前記サイドリフレクタからの反射光の一部を遮蔽することにより配光パターンのカットオフラインを形成するシェードが配置されていることが望ましい。
この様な構成の車両用灯具ユニットによれば、例えばヘッドランプのロービーム配光パターン等のようなカットオフラインを有する配光パターンを形成することができる。
更に、シェードの遮光端縁から光軸方向後方へ向けて延びる付加反射面を形成し、この付加反射面により、反射面からの反射光の一部を上方側へ反射させるようにすれば、シェードによって遮蔽されるべき光を照射光として有効に活用することができ、半導体発光素子からの出射光の光束利用率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る車両用灯具ユニットによれば、半導体発光素子を光源としながら十分な照射光量を確保すると共に、配光パターン内の照度を均一化することができる良好な車両用灯具ユニットを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る車両用灯具ユニットの好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットを備えた車両用灯具の縦断面図であり、図２は図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する縦断面図であり、図３は図２に示したリフレクタの底面図であり、図４〜図６は図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する為の水平断面図である。
【００１６】
本実施形態に係る車両用灯具１００は、図１に示すように、ロービーム用のヘッドランプであって、素通し状の透光カバー１１とランプボディ１３とで形成される灯室内に、灯具ユニット（車両用灯具ユニット）２０が、収容された構成となっている。
【００１７】
ロービーム用配光パターンを形成する灯具ユニット２０は、その光軸Ａｘが車両前後方向に延びるようにして配置されている。この灯具ユニット２０の光軸Ａｘは、正確には水平方向に対して０．５〜０．６°程度下向きの方向に延びている。
【００１８】
そして、本実施形態の灯具ユニット２０は、図１及び図２に示すように、光軸Ａｘ上に配置された投影レンズ３５と、投影レンズ３５の後方側焦点Ｆよりも後方において光軸Ａｘ上に配置された光源としての第１半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）２５と、ＬＥＤ２５からの光を前方に向けて光軸Ａｘ寄りに反射させる反射面３１を有するセンターリフレクタ３０と、ＬＥＤ２５の左右両側において光軸Ａｘ寄りに傾斜した方向に延びる左右一対の基準軸Ｂｘ，Ｃｘ上にそれぞれ配置された複数（本実施形態では２個）の第２半導体発光素子であるＬＥＤ２６，２７と、ＬＥＤ２６からの光を前方に向けて基準軸Ｂｘ寄りに反射させる反射面４１を有するサイドリフレクタ４１と、ＬＥＤ２７からの光を前方に向けて基準軸Ｃｘ寄りに反射させる反射面５１を有するサイドリフレクタ５０と、投影レンズ３５とＬＥＤ２５，２６，２７との間に配設されてセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０からの反射光の一部を遮蔽することにより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２９と、を備えるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。
【００１９】
そして、灯具ユニット２０は、ランプボディ１３に不図示のフレームを介して支持されており、このフレームは不図示のエイミング機構を介して、ランプボディ１３に支持されている。
【００２０】
ＬＥＤ２５，２６，２７は、発光チップが例えば１×４ｍｍ四方の大きさの長方形の発光面を有する白色発光ダイオードであって、投影レンズ３５の後方側焦点Ｆよりも後方に配置されると共に、基板３３に支持された状態で光軸Ａｘ及び基準軸Ｂｘ，Ｃｘ上においてそれぞれ鉛直方向上方へ向けて配置されている。
【００２１】
センターリフレクタ３０は、ＬＥＤ２５の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該ＬＥＤ２５からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させる反射面３１を有している。
この反射面３１は、光軸Ａｘを中心軸とする略楕円球面状に形成されている。具体的には、この反射面３１は、光軸Ａｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、その離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。
【００２２】
ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側焦点は同一位置に設定されており、ＬＥＤ２５はこの反射面３０ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点に配置されている。これにより、反射面３０ａは、図４に示すように、ＬＥＤ２５からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させ、その際、光軸Ａｘを含む鉛直断面内においては上記楕円の第２焦点（投影レンズ３５の後方側焦点Ｆ）に略収束させるようになっている。
【００２３】
センターリフレクタ３０の左側に位置するサイドリフレクタ４０は、ＬＥＤ２６の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該ＬＥＤ２６からの光を前方へ向けて光軸Ｂｘ寄りに拡散反射させる反射面４１を有している（図５参照）。
更に、反射面４１は、光軸Ｂｘを中心軸とする略楕円球面状に形成されているが、光軸Ａｘ寄りの内側反射面４１ａは、センターリフレクタ３０の反射面３１より集光度が小さいつなぎ反射領域とされ、光軸Ａｘと反対寄りの外側反射面４１ｂは、つなぎ反射領域より集光度が小さい拡散反射領域とされている。
【００２４】
具体的には、内側反射面４１ａは光軸Ｂｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、センターリフレクタ３０の反射面３１よりもその離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている（図５参照）。また、外側反射面４１ｂは光軸Ｂｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、内側反射面４１ａよりも更にその離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている（図６参照）。
【００２５】
センターリフレクタ３０の右側に位置するサイドリフレクタ５０は、ＬＥＤ２７の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該ＬＥＤ２７からの光を前方へ向けて光軸Ｃｘ寄りに拡散反射させる反射面５１を有している（図４参照）。
更に、反射面５１は、光軸Ｃｘを中心軸とする略楕円球面状に形成されているが、光軸Ａｘ寄りの内側反射面５１ａは、センターリフレクタ３０の反射面３１より集光度が小さいつなぎ反射領域とされ、光軸Ａｘと反対寄りの外側反射面５１ｂは、つなぎ反射領域より集光度が小さい拡散反射領域とされている。
【００２６】
具体的には、内側反射面５１ａは光軸Ｃｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、センターリフレクタ３０の反射面３１よりもその離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。また、外側反射面５１ｂは光軸Ｃｘを含む断面形状が略楕円形状に設定されており、内側反射面５１ａよりも更にその離心率が鉛直断面から水平断面へ向けて徐々に大きくなるように設定されている。
尚、これらセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０は、一体で構成されており、アルミニウム蒸着等により各反射面３１，４１，５１が形成されている。
【００２７】
投影レンズ３５は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸レンズで構成されている。この投影レンズ３５は、図２に示すように、その後方側焦点Ｆがリフレクタ３０の反射面３１の第２焦点に位置するようにして光軸Ａｘ上に配置されており、これにより後方側焦点Ｆを含む焦点面上の像を反転像として前方へ投影するようになっている。
【００２８】
本実施形態のシェード２９は、投影レンズ３５やＬＥＤ２５，２６，２７のホルダを兼ねるブロック（塊）状であり、一体で構成されたセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０が載置される。
そして、シェード２９は、遮光端縁２９ｃが投影レンズ３５の後方側焦点Ｆ近傍に位置してセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０からの反射光の一部を遮蔽することにより所定の配光パターンのカットオフラインを形成する。
【００２９】
更に、シェード２９は、遮光端縁２９ｃから光軸Ａｘ方向後方へ向けて延びる上表面２９ａがこれらセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０からの反射光の一部を上方側へ反射させる。上表面２９ａには、反射面処理が施された付加反射面３６が形成されている。
即ち、このシェード２９は、遮光端縁（すなわち付加反射面３６とシェード２９の前端面２９ｂとの間の稜線）２９ｃが、投影レンズ３５の後方側焦点Ｆを通るように形成されている。
そして、その付加反射面３６において反射光の一部を上向きに反射させることにより、該シェード２９によって遮蔽されるべき光を照射光として有効に活用し、これによりＬＥＤ２５，２６，２７からの出射光の光束利用率を高めるようになっている。
【００３０】
なお、シェード２９の遮光端縁２９ｃは、投影レンズ３５の像面湾曲に対応すべく、平面視において左右両側が前方へ突出する湾曲状に形成されている。この湾曲した遮光端縁２９ｃは、投影レンズ３５の焦点群と一致する。すなわち、シェード２９は、遮光端縁２９ｃが投影レンズ３５の焦点群に沿って形成され、その遮光端縁２９ｃ形状がそのままカットオフライン形状となっている。
【００３１】
上述したように、本実施形態に係る灯具ユニット２０によれば、投影レンズ３５を介してセンターリフレクタ３０の反射面３１による反射光とサイドリフレクタ４０，５０の反射面４１，５１による反射光とを前方へ照射するように構成されているので、１個のＬＥＤ２５と２個のＬＥＤ２６，２７とからの光を効率良く投影レンズ３５に入射させることができ、十分な照射光量を確保することができる。
【００３２】
更に、図４に示すように、センターリフレクタ３０の反射面３１により反射された集光光は、配光パターン内の集光領域を照射する。更に、図５に示すように、サイドリフレクタ４０，５０の反射面４１，５１における拡散反射領域である外側反射面４１ｂ，５１ｂにより反射された拡散光が拡散領域を照射する。
【００３３】
そして、図６に示すように、サイドリフレクタ４０，５０の反射面４１，５１におけるつなぎ反射領域である内側反射面４１ａ，５１ａにより反射された光が、互いにオーバーラップし難い集光領域と拡散領域との間のつなぎ領域を照射する。そこで、センターリフレクタ３０とサイドリフレクタ４０，５０とによって形成した合成配光パターン内の照度を均一化することができる。
【００３４】
更に、本実施形態の灯具ユニット２０は、ＬＥＤ２５，２６，２７が、個別に点消灯制御可能とされている。
そこで、これらＬＥＤ２５，２６，２７を選択的に点消灯させたり、それぞれ光量を調整したりすることによって、灯具ユニット２０全体を回転駆動することなく、例えばカーブ走行時にステアリング舵角や車速に応じて配光パターンを左右に変化させるＡＦＳを構成することができる。
即ち、例えば右カーブにおいてはＬＥＤ２６の光量を上げ、左カーブにおいてはＬＥＤ２７の光量を上げることで、進行方向の視認性を向上させることが可能である（また、この時逆側のＬＥＤの光量を下げることで、灯具ユニット２０全体の出力を上げることなく視認性の向上を図ることもできる）。
【００３５】
更に、本実施形態に係る灯具ユニット２０は、シェード２９が投影レンズ３５やセンターリフレクタ３０及びサイドリフレクタ４０，５０のホルダを兼ねる構成となっているので、車両用灯具１００の組付けを行う前の段階で投影レンズ３５とセンターリフレクタ３０とサイドリフレクタ４０，５０とシェード２９との位置関係を制度良く設定しておくことができ、これにより車両用灯具１００の組付けを容易に行うことができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、一対のＬＥＤ２６，２７が、光軸Ａｘ寄りに１５度〜３５度傾斜した方向に延びる左右一対の基準軸Ｂｘ，Ｃｘ上に配置されているので、灯具ユニット２０をコンパクトに構成することができる。
【００３７】
尚、本発明の車両用灯具ユニットは、上述した実施形態の構成に何ら限定されるものではなく、その趣旨に基づいて種々の形態を採り得るものであることは云うまでもない。
例えば、上記実施形態においては、車両用灯具ユニットがロービーム用のヘッドランプに用いられる場合について説明したが、シェードを省略したり、複数対のサイドリフレクタと半導体発光素子とを組合せて用いたりして、車両用灯具ユニットをフォグランプやベンディングランプ等の種々の車両用灯具ユニットに用いることも可能であり、この様な場合においても上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、光源としての半導体発光素子も発光ダイオードに限らず、ＬＤ（半導体レーザ）等も採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用灯具ユニットを備えた車両用灯具の縦断面図である。
【図２】図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する縦断面図である。
【図３】図２に示したリフレクタの底面図である。
【図４】図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する為の水平断面図である。
【図５】図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する為の水平断面図である。
【図６】図１に示した車両用灯具ユニットの基本構成を説明する為の水平断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０…灯具ユニット（車両用灯具ユニット）
２５，２６，２７…ＬＥＤ（半導体発光素子）
２９…シェード
２９ａ…上表面
２９ｃ…遮光端縁
３０…センターリフレクタ
３１…反射面
４０，５０…サイドリフレクタ
４１，５１…反射面
４１ａ，５１ａ…内側反射面
４１ｂ，５１ｂ…外側反射面
３５…投影レンズ
３６…付加反射面
１００…車両用灯具
Ａｘ…光軸
Ｂｘ…基準軸
Ｃｘ…基準軸
Ｆ…後方側焦点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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