(57)【要約】【課題】半導体発光素子を光源とした、複数の光学ユニットの光軸を互いに精度良く揃える。【解決手段】灯具ユニット１８は、第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２を支持する支持部材３０と、第１半導体発光素子４０から出射された光を前方へ向けて反射する第１リフレクタ３６と、第１リフレクタ３６からの反射光の一部を遮蔽する水平面３４ｂと、水平面３４ｂを挟んで第１リフレクタ３６の前方に設けられ、第１リフレクタ３６で反射された光によりカットオフラインを有する配光パターンを形成する投影レンズ３２と、投影レンズ３２の位置決めをする位置決め部と、第２半導体発光素子４２の下方であって、第２半導体発光素子４２から出射された光を前方へ向けて反射する第２リフレクタ５２と、を備える。灯具ユニットは、水平面３４ｂと位置決め部と第２リフレクタ５２とが複合部品３４として一体成型されている。【選択図】図１
2010238605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としての第１半導体発光素子と、
光源としての第２半導体発光素子と、
前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子を支持する支持部材と、
前記第１半導体発光素子の上方であって、該第１半導体発光素子から出射された光を前方へ向けて反射する第１リフレクタと、
前記第１リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードと、
前記シェードを挟んで前記第１リフレクタの前方に設けられ、前記第１リフレクタで反射された光によりカットオフラインを有する配光パターンを形成する投影レンズと、
前記投影レンズの位置決めをする位置決め部と、
前記第２半導体発光素子の下方であって、該第２半導体発光素子から出射された光を前方へ向けて反射する第２リフレクタと、を備え、
前記シェードと前記位置決め部と前記第２リフレクタとが複合部品として一体成型されていること特徴とする灯具ユニット。
【請求項２】
前記シェードは、前記第１リフレクタで反射された光の一部を前記投影レンズに向けて更に反射させる反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の灯具ユニット。
【請求項３】
前記複合部品は、前記支持部材の下面側に固定された前記第２半導体発光素子が前記第２リフレクタの反射面と対向するように挿入される挿入部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の灯具ユニット。
【請求項４】
前記支持部材は、少なくとも前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子の載置部が金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯具ユニットに関し、特に、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用前照灯は、通常、上端縁にカットオフラインを有するロービーム用配光パターンを形成し得る構成となっている。これにより、対向車のドライバや歩行者にグレアを与えないようにしつつ、自車のドライバの前方視認性が可能な限り確保されるようになっている。
【０００３】
一方、近年、車両用前照灯の光源として、従来の白熱灯や放電灯とは異なるＬＥＤを採用した構成が検討されている。また、光源としてＬＥＤを採用する車両用前照灯の場合、ＬＥＤ一つあたりの出力が白熱灯や放熱灯と比較して小さいため、所望の光量を得るために複数のＬＥＤを用いてロービーム用配光パターンを形成することも検討されている。
【０００４】
特許文献１には、半導体発光素子を光源としてカットラインを形成するのに適した第１光学ユニットと、半導体発光素子を光源として大きな光量を広い範囲に拡散させるのに適した第２光学ユニットと、を組み合わせた車両用灯具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の車両用灯具は、第１光学ユニットにおいてロービーム用配光パターンのカットオフラインを形成する稜線を備えたベース部材と、第２光学ユニットにおいて半導体発光素子からの光を前方へ反射する第２主リフレクタが形成されているエクステンションと、が別部材で構成されている。そのため、各ユニットの光軸を調整するための機構や工程が必要となることから、更に改善の余地があった。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体発光素子を光源とした、複数の光学ユニットの光軸を互いに精度良く揃えることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の灯具ユニットは、光源としての第１半導体発光素子と、光源としての第２半導体発光素子と、第１半導体発光素子および第２半導体発光素子を支持する支持部材と、第１半導体発光素子の上方であって、該第１半導体発光素子から出射された光を前方へ向けて反射する第１リフレクタと、第１リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードと、シェードを挟んで第１リフレクタの前方に設けられ、第１リフレクタで反射された光によりカットオフラインを有する配光パターンを形成する投影レンズと、投影レンズの位置決めをする位置決め部と、第２半導体発光素子の下方であって、該第２半導体発光素子から出射された光を前方へ向けて反射する第２リフレクタと、を備える。灯具ユニットは、シェードと位置決め部と第２リフレクタとが複合部品として一体成型されている。
【０００９】
この態様によると、第１半導体発光素子から出射され第１リフレクタで反射された反射光の一部を遮蔽するシェードおよびその反射光を用いて配光パターンを形成する投影レンズを位置決めする位置決め部と、第２半導体発光素子から出射された光を前方へ向けて反射する第２リフレクタと、が複合部品として一体で成型されている。そのため、例えば、複数の半導体発光素子を支持する支持部材を複合部品に精度良く組み付けることで、第１半導体発光素子を光源とする光学ユニットと、第２半導体発光素子を光源とする光学ユニットのそれぞれの光軸を互いに精度良く簡便に揃えることができる。
【００１０】
シェードは、第１リフレクタで反射された光の一部を投影レンズに向けて更に反射させる反射面を有してもよい。これにより、シェードで遮蔽された光の一部が配光パターンの形成に寄与するため、配光パターンの明るさを増すことができる。
【００１１】
複合部品は、支持部材の下面側に固定された第２半導体発光素子が第２リフレクタの反射面と対向するように挿入される挿入部が形成されていてもよい。これにより、複合部品の形状を複雑にせずに、支持部材に支持されている第２半導体発光素子を第２リフレクタの反射面と対向する位置に配置することができる。
【００１２】
支持部材は、少なくとも第１半導体発光素子および第２半導体発光素子の載置部が金属材料で構成されていてもよい。これにより、各半導体発光素子の放熱性が向上するため、複合部品の放熱性を考慮する必要が少なくなる。その結果、複合部品を樹脂による射出成型により製造することも可能となり、製造コストの削減と部品精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体発光素子を光源とした、複数の光学ユニットの光軸を互いに精度良く簡便に揃えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る灯具ユニットを備えた車両用前照灯装置の断面図である。
【図２】本実施の形態に係る灯具ユニットの分解斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る車両用前照灯装置からの光照射により装置前方の位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるすれ違いビームの配光パターンを透視的に示す図である。
【図４】本実施の形態に係る複合部品の概観を示す斜視図である。
【図５】複合部品を後方から見た背面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ’断面図である。
【図７】本実施の形態に係る支持部材の概観を示す斜視図である。
【図８】支持部材を前方から見た正面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ’断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１６】
本実施の形態に係る車両用前照灯装置は、複数の光学ユニットを備えており、互いの光学ユニットの光軸を精度良く簡便に揃えることができる。図１は、本実施の形態に係る灯具ユニットを備えた車両用前照灯装置の断面図である。図２は、本実施の形態に係る灯具ユニットの分解斜視図である。図３は、本実施の形態に係る車両用前照灯装置からの光照射により装置前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるすれ違いビームの配光パターンを透視的に示す図である。
【００１７】
本実施の形態の車両用前照灯装置１０は、例えば車両の前端部分に取り付けられ、すれ違いビームを点消灯可能な前照灯である。図１では、例として自動車等の車両の右前方に取り付けられる前照灯ユニット（ヘッドランプユニット）が車両用前照灯装置１０として示されている。
【００１８】
車両用前照灯装置１０は、図１および図２に示すように、ランプボディ（灯体）１２と、光透過性の透光カバー１４と、を備えている。そして、透光カバー１４とランプボディ１２とで囲まれる灯室１６内に灯具ユニット１８が固定配置されている。灯具ユニット１８は、スイブル用フレーム２０に固定されており、エイミングスクリュー２２およびレベリングアクチュエータ２４を介してランプボディ１２に支持されている。
【００１９】
レベリングアクチュエータ２４は、内蔵する駆動部を回転させることによりシャフト２４ａが回転し、スイブル用フレーム２０の下方を支持する支持プレート２６が車両前後方向に移動することで、光軸を上下方向に変化させることができる。支持プレート２６の下部にはスイブルアクチュエータ２８がスイブル用フレーム２０と連結するように配置されている。スイブルアクチュエータ２８は、内蔵する駆動部の回転によりスイブル用フレーム２０の下部を支点として灯具ユニット１８を車両左右方向に回動する。
【００２０】
灯具ユニット１８は、複数のＬＥＤモジュールを支持する支持部材３０と、投影レンズ３２と、複合部品３４と、プロジェクタユニット用の第１リフレクタ３６と、投影レンズ３２の縁部を覆うエクステンションフレーム３８と、を備える。
【００２１】
支持部材３０は、その上面側に形成されている支持面３０ａにて第１光源である第１半導体発光素子（ＬＥＤ）４０を支持し、その下面側に形成されている支持面３０ｂにて第２光源である第２半導体発光素子（ＬＥＤ）４２を支持している。第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２は、図２に示すように、給電ソケット４４，４６により、各支持面に取り付けられて固定される。また、支持部材３０は、その後端部に放熱フィン４８および放熱ファン５０が設けられており、第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２で発する熱を効率よく外部へ放出することができる。
【００２２】
本実施の形態の車両用前照灯装置１０は、灯具ユニット１８の二つの光源から出射する光を重ね合わせてすれ違いビームの配光パターンを形成するように構成されている。灯具ユニット１８のうち第１半導体発光素子４０を光源とする第１光学ユニット１８ａは、水平線Ｈ−Ｈの下方にカットオフラインＣＬを有する配光パターンＰａを形成する（図３参照）。
【００２３】
図１に示すように、第１光学ユニット１８ａは、支持部材３０の支持面３０ａに固定配置される第１光源としての第１半導体発光素子４０と、第１半導体発光素子４０の上方であって、第１半導体発光素子４０からの光を前方へ反射する第１リフレクタ３６と、支持部材３０の前方に配置された複合部品３４と、複合部品３４に保持された投影レンズ３２と、を備える。
【００２４】
第１半導体発光素子４０は、１ｍｍ四方程度の大きさの発光部４０ａ（発光チップ）を有する白色発光ダイオードであって、その照射軸Ｌ１が第１光学ユニット１８ａの照射方向（図１中左方向）と略垂直となる略鉛直上方に向けられた状態で支持部材３０の支持面３０ａ上に載置されている。なお、発光部４０ａは、その発光部形状や前方に照射される配光に応じて多少角度をつけて配置されるように構成してもよい。また、一つの半導体発光素子の中に複数の発光部（発光チップ）を設けても良い。
【００２５】
第１リフレクタ３６は、鉛直断面形状が略楕円形状であり、水平断面形状が楕円をベースとした自由曲面形状を有する反射面３６ａが内側に形成された反射部材である。第１リフレクタ３６は、その第１焦点Ｆ１が第１半導体発光素子４０の発光部４０ａ近傍となり、その第２焦点Ｆ２が複合部品３４の湾曲面３４ａと水平面３４ｂとがなす稜線３４ｃ近傍に位置するように設計配置されている。
【００２６】
第１半導体発光素子４０の発光部４０ａから出射した光は、第１リフレクタ３６の反射面３６ａ上にて反射され、第２焦点Ｆ２近傍を通って投影レンズ３２に入射する。また、第１光学ユニット１８ａでは、複合部品３４の稜線３４ｃを境界線として、一部光が水平面３４ｂ上にて反射することにより、光を選択的にカットして車両前方に投影される配光パターンにカットオフラインＣＬを形成するように構成されている。すなわち、複合部品３４の水平面３４ｂおよび稜線３４ｃは、シェードとして機能する。また、稜線３４ｃは第１光学ユニット１８ａの明暗境界線を構成している。
【００２７】
なお、第１リフレクタ３６の反射面３６ａにて反射され、更に複合部品３４の水平面３４ｂにて反射された光の一部も、前方に有効光として照射されることが好ましい。したがって、本実施の形態では、複合部品３４の水平面３４ｂの車両前方側は、投影レンズ３２と第１リフレクタ３６との位置関係を考慮した適宜反射角度が設定された光学的形状を有している。すなわち、水平面３４ｂは、第１リフレクタで反射された光の一部を投影レンズに向けて更に反射させる反射面として機能する。これにより、水平面３４ｂで遮蔽された光の一部も配光パターンの形成に寄与するため、配光パターンの明るさを増すことができる。換言すれば、より出力の少ない半導体発光素子を用いても所望の明るさの配光パターンを形成できるため、消費電力の低減やコストの削減が図られる。
【００２８】
投影レンズ３２は、第１リフレクタ３６の反射面３６ａにて反射した光を車両前方に投影する凸レンズ型の非球面レンズであって、複合部品３４の車両前方側先端部近傍にて固定されている。つまり、投影レンズ３２は、水平面３４ｂを挟んで第１リフレクタ３６の前方に設けられ、第１リフレクタ３６で反射された光によりカットオフラインを有する配光パターンを形成する。本実施の形態では、投影レンズ３２の後方側焦点は、第１リフレクタ３６の第２焦点Ｆ２と略一致するように構成されている。したがって、第１リフレクタ３６にて反射して投影レンズ３２に入射した光は、略平行な光として前方に投影される。すなわち、本実施の形態の第１光学ユニット１８ａは、集光カット形成用の反射型のプロジェクタ型灯具ユニットを構成している。
【００２９】
次に、第２光学ユニット１８ｂについて説明する。第２光学ユニット１８ｂは、上述した第１光学ユニット１８ａとともにすれ違いビームの配光パターンを形成するユニットであり、第１光学ユニット１８ａの下方に配置されている。第２光学ユニット１８ｂは、第１光学ユニット１８ａにより形成される拡散領域形成用パターンＰａよりも更に横広がりの大拡散領域形成用パターンＰｂを形成する（図３参照）。
【００３０】
図１および図２に示すように、第２光学ユニット１８ｂは、支持部材３０の支持面３０ｂに固定配置される第２光源として配置された第２半導体発光素子４２と、第２半導体発光素子４２の下方であって、第２半導体発光素子４２から出射された光を前方へ反射する第２リフレクタ５２と、を備える。
【００３１】
第２半導体発光素子４２は、第１半導体発光素子４０と同様に発光部４２ａを有する白色ダイオードであって、その照射軸Ｌ２が第２光学ユニット１８ｂの照射方向（図３中左方向）と略垂直となる略鉛直下方に向けられた状態で支持部材３０の支持面３０ｂ上に載置されている。
【００３２】
第２リフレクタ５２は、発光部４２ａを通る軸を焦点とする放物柱面を基準面とした反射面５２ａが内側に形成された反射部材である。第２半導体発光素子４２の発光部４２ａから出射した光は、第２リフレクタ５２の反射面５２ａ上にて反射され、車両前方へ照射される。すなわち、本実施の形態の第２光学ユニット１８ｂは、反射型の灯具ユニットを構成している。
【００３３】
なお、本実施の形態の車両用前照灯装置１０においては、第１光学ユニット１８ａの第１光源および第２光学ユニット１８ｂの第２光源が、それぞれ第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２で構成されている。そのため、一般に小型で消費電力が小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）のような半導体発光素子４０，４２を車両用前照灯装置１０の光源とすることで、限られた電力の有効利用が可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態における第１光学ユニット１８ａと第２光学ユニット１８ｂにおいては、第１半導体発光素子４０の支持面３０ａと第２半導体発光素子４２の支持面３０ｂとが支持部材３０の一部として一体的に形成されている。そのため、第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２を支持面３０ａおよび支持面３０ｂに載置し固定することで、互いの光源の位置が簡易に精度良く決められる。
【００３５】
次に、複合部品３４について詳述する。図４は、本実施の形態に係る複合部品の概観を示す斜視図である。図５は、複合部品を後方から見た背面図である。図６は、図５のＡ−Ａ’断面図である。複合部品３４は、一部品として射出成形により製造された樹脂部品である。複合部品３４は、前述のように、シェードとして機能する水平面３４ｂおよび稜線３４ｃと、第２リフレクタ５２との他に、投影レンズ３２の位置決めをする位置決め部５４が一体成型されている。水平面３４ｂおよび第２リフレクタ５２は、蒸着により形成された金属反射面となっている。
【００３６】
位置決め部５４は、環状であって、その縁部には投影レンズ３２の縁部３２ａが突き当たることで投影レンズ３２の位置決めがなされる位置決め面５４ａと、投影レンズ３２の縁部に形成された孔に嵌合し溶着固定される突起状の溶着部５４ｂとを有する。複合部品３４は、支持部材３０の下面側に固定された第２半導体発光素子４２が第２リフレクタ５２の反射面５２ａと対向するように挿入される挿入口５６が形成されている。
【００３７】
上述のように、灯具ユニット１８は、第１光学ユニット１８ａにより形成される配光パターンの形状（光軸）に大きな影響を与える水平面３４ｂおよび投影レンズ３２を位置決めする位置決め部５４と、第２光学ユニット１８ｂにより形成される配光パターンの形状（光軸）に大きな影響を与える第２リフレクタ５２と、が複合部品として一体で成型されている。そのため、後述する手段により、複数の半導体発光素子を支持する支持部材３０を複合部品３４に精度良く組み付けることで、第１半導体発光素子４０を光源とする第１光学ユニット１８ａと、第２半導体発光素子４２を光源とする第２光学ユニット１８ｂのそれぞれの光軸を互いに精度良く簡便に揃えることができる。
【００３８】
複合部品３４の車両後方側の面には、図５に示すように、３箇所の被突き当て部５８が設けられている。この被突き当て部５８に後述する支持部材３０の突き当て部が突き当たることで、複合部品３４と支持部材３０との相対位置が精度良く決められる。
【００３９】
次に、支持部材３０について詳述する。図７は、本実施の形態に係る支持部材の概観を示す斜視図である。図８は、支持部材を前方から見た正面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ’断面図である。支持部材３０は、少なくとも第１半導体発光素子４０および第２半導体発光素子４２の載置される支持面３０ａおよび支持面３０ｂ部が金属材料で構成されている。より好ましくは、支持面３０ａおよび支持面３０ｂが放熱フィン４８と熱的に接続されるように、その途中の経路が金属等の伝熱部材で構成されているとよい。これにより、支持部材３０によって各半導体発光素子の放熱性を高められるため、複合部品３４の放熱性を考慮する必要が少なくなる。その結果、複合部品３４を一体成形する際に用いる材料や製造方法の選択肢が増え、製造コストの削減と部品精度の向上を図ることができる。
【００４０】
支持部材３０の車両前方側の面には、図に示すように、３箇所の突き当て部６０が設けられている。この突き当て部６０を前述の複合部品３４の被突き当て部５８に突き当てることで、複合部品３４と支持部材３０との相対位置が精度良く決められる。
【００４１】
また、支持部材３０は、第２半導体発光素子４２が支持される支持面３０ｂが形成されている領域６２が、車両前方に向かって突き出すように設けられている。そして、複合部品３４に形成された挿入口５６に前述の領域６２が挿入されるように複合部品３４と支持部材３０とが組み付けられることで、支持部材３０の下面側に固定された第２半導体発光素子４２が第２リフレクタ５２の反射面５２ａと対向する位置になる。このように、複合部品３４の形状を複雑にせずに、支持部材３０に支持されている第２半導体発光素子４２を第２リフレクタ５２の反射面５２ａと対向する位置に配置することができる。
【００４２】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  車両用前照灯装置、  １８  灯具ユニット、  １８ａ  第１光学ユニット、  １８ｂ  第２光学ユニット、  ３０  支持部材、  ３０ａ，３０ｂ  支持面、  ３２  投影レンズ、  ３４  複合部品、  ３４ａ  湾曲面、  ３４ｂ  水平面、  ３４ｃ  稜線、  ３６  第１リフレクタ、  ３６ａ  反射面、  ４０  第１半導体発光素子、  ４２  第２半導体発光素子、  ５２  第２リフレクタ、  ５４  位置決め部、  ５６  挿入口、  ５８  被突き当て部、  ６０  突き当て部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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