(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単で小型の構成により、色の分離が発生しないようにした、光源として発光素子を使用した車両用灯具等の灯具を提供することを目的とする。【解決手段】  発光素子を使用し、前方に延びる光軸を有する光源１１と、その第一の焦点Ｆ１が光源の発光中心付近に位置し、その第二の焦点Ｆ２が第一の焦点から上記光軸に対して垂直な上方に位置すると共に、その中心軸より前側のみに形成された回転楕円面系の第一の反射面１２と、その焦点が上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に位置し、その光軸が上記第一の反射面の垂直な長軸に対して９０度以下の角度で交差する前方に向かって凹状の回転放物面系の第二の反射面１３と、上記第一の反射面から第二の反射面に向かう光に対して所定のカットオフを形成するように、上記第一の反射面の第二の焦点付近に配置された遮光部１４と、を含むように、灯具１０を構成する。【選択図】        図１
2006092887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの発光素子から成り、前方にほぼ水平に延びる光軸を有する光源と、
上記光源から前方に向かって照射される光を垂直上方から後方斜め上に反射させるように、その第一の焦点が光源の発光中心付近に位置し、その第二の焦点が第一の焦点から上記光軸に対して垂直な上方に位置すると共に、その中心軸より略前側のみに形成された回転楕円面系の第一の反射面と、
上記第一の反射面からの光を前方に向かって反射させるように、その焦点が上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に位置し、その光軸が上記第一の反射面の垂直な長軸に対して９０度以下の角度で交差する前方に向かって凹状の回転放物面系の第二の反射面と、
上記第一の反射面から第二の反射面に向かう光の一部を上縁により遮断して、所定の配光パターンに適したカットオフを形成するように、上記第一の反射面の第二の焦点付近に配置された遮光部と、
を含んでいる、
ことを特徴とする、灯具。
【請求項２】
上記第二の反射面が、光源の固定保持するための保持部と、上記遮光部を一体に備えていることを特徴とする、請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、一体に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の灯具。
【請求項４】
上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、透明材料から一体に構成されており、上記第一の反射面及び第二の反射面に対応する表面領域に反射膜が形成されていると共に、上記遮光部に対応する表面領域に不透光膜が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の灯具。
【請求項５】
上記第一の反射面が、複合楕円面により構成されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の灯具。
【請求項６】
上記灯具が、車両用灯具、特に車両前照灯であって、
上記遮光部が、すれ違いビームの配光パターンに対応したカットオフを形成することを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一つの発光素子を利用した車両前照灯等の車両用灯具に適した灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の白色ＬＥＤの発光効率の向上に伴って、光源として白色ＬＥＤを使用した車両前照灯が、種々提案されている。
このようなＬＥＤを使用した車両前照灯は、所謂プロジェクタ型の車両前照灯であって、少なくとも一つのＬＥＤから成る光源と、この光源からの光を前方に向かって反射させるリフレクタと、このリフレクタによる反射光を集束させる投影レンズと、すれ違い配光のためのカットオフを形成する遮光部と、から構成されている。
【０００３】
ここで、上記リフレクタは、例えば回転楕円面から構成されており、その第一の焦点位置付近に光源の発光中心が配置されている。
また上記投影レンズは、凸レンズから構成されており、そのバルブ側の焦点位置が、リフレクタの第二の焦点位置付近に位置するように配置されている。
【０００４】
このような構成の車両前照灯によれば、光源から出射した光が、リフレクタで反射されて、リフレクタの第二の焦点に向かって進み、投影レンズにより集束されて、前方に向かって照射される。その際、遮光部によりカットオフを形成されることによって、所謂すれ違いビームの配光パターンの範囲を照明するようになっている。
【０００５】
ところで、これらの車両前照灯においては、リフレクタからの反射光を投影レンズにより集束して、前方に向かって照射するようにしていることから、投影レンズの色収差によって、色の分離が発生してしまう。  また、光源に対して、リフレクタ，投影レンズ及び遮光部を正確に位置決めして配置する必要があり、部品点数が多く、組立作業が煩雑になってしまうという問題があった。
また、ＬＥＤだけでなく、他の種類の発光素子を使用した小型の光源についても、同様の問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点から、簡単で小型の構成により、色の分離が発生しないようにした、光源として発光素子を使用した車両用灯具等の灯具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、本発明によれば、少なくとも一つの発光素子から成り、前方にほぼ水平に延びる光軸を有する光源と、上記光源から前方に向かって照射される光を垂直上方から後方斜め上に反射させるように、その第一の焦点が光源の発光中心付近に位置し、その第二の焦点が第一の焦点から上記光軸に対して垂直な上方に位置すると共に、その中心軸より略前側のみに形成された回転楕円面系の第一の反射面と、上記第一の反射面からの光を前方に向かって反射させるように、その焦点が上記第一の反射面の第二の焦点位置付近に位置し、その光軸が上記第一の反射面の垂直な長軸に対して９０度以下の角度で交差する前方に向かって凹状の回転放物面系の第二の反射面と、上記第一の反射面から第二の反射面に向かう光の一部を上縁により遮断して、所定の配光パターンに適したカットオフを形成するように、上記第一の反射面の第二の焦点付近に配置された遮光部と、を含んでいることを特徴とする、灯具により、達成される。
【０００８】
本発明による灯具は、好ましくは、上記第二の反射面が、光源の固定保持するための保持部と、上記遮光部を一体に備えている。
【０００９】
本発明による灯具は、好ましくは、上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、一体に構成されている。
【００１０】
本発明による灯具は、好ましくは、上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、透明材料から一体に構成されており、上記第一の反射面及び第二の反射面に対応する表面領域に反射膜が形成されていると共に、上記遮光部に対応する表面領域に不透光膜が形成されている。
【００１１】
本発明による灯具は、好ましくは、上記第一の反射面が、複合楕円面により構成されている。
【００１２】
本発明による灯具は、好ましくは、上記灯具が、車両用灯具、特に車両前照灯であって、上記遮光部が、すれ違いビームの配光パターンに対応したカットオフを形成する。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、光源から前方に向かって出射した光は、第一の反射面により反射されて、その第二の焦点に向かって集束しながら進む。そして、第二の焦点即ち第二の反射面の焦点を通過した光は、発散しながら、第一の反射面に入射する。これにより、第一の反射面で反射された光は、前方に向かって照射される。
【００１４】
その際、第一の反射面で反射されて第二の反射面に向かう光の一部が、上記遮光部によりカットオフを形成されることになり、この遮光部によるカットオフラインが、第二の反射面により反射されて集束されて前方に投影される。これにより、上記カットオフラインの像が、前方の所定距離の位置で結像されることにより、所定の配光パターン例えばすれ違いビーム用配光パターンで光の照射が行なわれることになる。
【００１５】
この場合、光源が例えばＬＥＤ等の発光素子から構成されているので、その発光による発熱量が極めて少ないことから、光源に対して遮光部を接近して配置しても、遮光部が光源からの発熱の影響をあまり受けないので、全体として小型に構成され得ることになる。
また、第一の反射面の長軸がほぼ垂直に配置されていることにより、上下方向に関して狭く、且つ左右方向に拡った配光パターンが容易に得られると共に、横方向に関して小さく構成され得ることになる。
さらに、配光パターンは、第一の反射面の形状を適宜に変更することにより、任意の形状に設定され得ると共に、第二の反射面の焦点距離を適宜に変更することにより、任意の大きさに設定され得る。
【００１６】
上記第二の反射面が、光源の固定保持するための保持部と、上記遮光部を一体に備えている場合には、部品点数が少なくて済み、光源に対して遮光部及び第二の反射面を位置決めする必要がなく、組立が容易に行なわれ得ると共に、光源の発熱量が少ないことから、樹脂により一体成形することができる。
【００１７】
上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、一体に構成されている場合には、同様に部品点数が少なくて済み、光源に対して遮光部，第一の反射面及び第二の反射面を位置決めする必要がなく、組立が容易に行なわれ得ると共に、光源の発熱量が少ないことから、樹脂により一体成形することができる。
【００１８】
上記第一の反射面，第二の反射面及び遮光部が、透明材料から一体に構成されており、上記第一の反射面及び第二の反射面に対応する表面領域に反射膜が形成されていると共に、上記遮光部に対応する表面領域に不透光膜が形成されている場合には、同様にして部品点数が少なくて済むと共に、反射膜及び不透光膜の形成により、容易に第一及び第二の反射面そして遮光部が構成され得ることになる。
【００１９】
上記第一の反射面が、複合楕円面により構成されている場合には、第一の反射面の形状に基づいて、光源からの反射光を第二の反射面により適切に導くことができる。
【００２０】
上記灯具が、車両用灯具、特に車両前照灯であって、上記遮光部が、すれ違いビームの配光パターンに対応したカットオフを形成する場合には、光源としてＬＥＤを利用して、小型で且つ色分離のない車両前照灯を構成することができる。
【００２１】
このようにして、本発明によれば、発光素子から成る光源から前方に向かって出射する光に関して、ほぼすべての光を第一の反射面により反射させて、第二の反射面に入射させると共に、その一部の光を遮光部により遮断してカットオフを形成し、第二の反射面によって、遮光部によるカットオフラインを前方に向かって投影して、所定距離で結像させることにより、所望の配光パターンを得るようにしている。従って、カットオフラインの結像のためにレンズが使用されていないことから、レンズの色収差による色分離が発生するようなことはなく、全体として均一な色の配光パターンが得られることになると共に、第一の反射面が小型に構成され得ることから、灯具全体が小型に構成され得る。
さらに、第一の反射面，第二の反射面そして遮光部が光源を固定保持する保持部と一体に構成される場合には、部品点数が少なくて済み、これらの相互間の位置決めが不要になるので、組立が容易に行なわれ得、部品コスト及び組立コストが低減され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１乃至図３は、本発明を適用した車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。
図１及び図２において、車両用灯具１０は、自動車の前照灯として、光源１１と、光源１１の前方に配置された第一の反射面１２と、光源１１の上方に配置された第二の反射面１３と、第一の反射面１２と第二の反射面１３との間に配置された遮光部１４と、から構成されている。
【００２４】
上記光源１１は、例えば複数個のＬＥＤ（図示せず）を含むＬＥＤアレイとして構成されており、各ＬＥＤは水平方向に並んで配置されている。
ここで、光源１１は、その水平方向に長い発光部１１ａの発光中心１１ｂを通る光軸１１ｃが前方に向かってほぼ水平に延びるように配置されており、保持部１５によって固定保持されるようになっている。
【００２５】
上記各ＬＥＤは、白色光を出射するように、例えば青色ＬＥＤチップと、その周囲に配置された蛍光体層から構成されており、青色ＬＥＤチップから出射した青色光が蛍光体層中の蛍光体を励起して、励起光としての黄色光を発生させて、この黄色光と青色ＬＥＤチップからの青色光の混色によって、白色光を外部に出射するように構成されている。
尚、上記各ＬＥＤは、例えば紫外ＬＥＤチップと、その周囲に配置された蛍光体層から構成されていてもよい。この場合、蛍光体層中の蛍光体は、紫外ＬＥＤチップからの紫外光により励起されて、白色光を出射するようになっている。その際、好ましくは、紫外光が外部に出射しないように、紫外ＬＥＤチップからの紫外光がすべて蛍光体層中の蛍光体に吸収され、あるいは外部に出射する紫外光が遮断されるように構成される。
さらに、上記各ＬＥＤは、その発光色が白色に限定されず、他の発光色であってもよい。
【００２６】
上記第一の反射面１２は、回転楕円面系の曲面により構成されており、その長軸１２ａが上記光軸１１ｃに対して直角に、即ち発光部１１ａの発光中心１１ｂからほぼ上方に向かって延びるように、そしてその第一の焦点Ｆ１が光源１１の発光中心１１ｂ付近に位置するように、配置されている。
そして、上記第一の反射面１２は、長軸１２ａより前側のみに形成されており、その上縁が第二の焦点Ｆ２とほぼ同じ高さに位置している。
【００２７】
ここで、上記第一の反射面１２は、より詳細には、回転楕円面または以下の式
【数１】
2006092887.tif 000003
で与えられる複合楕円面により構成されている。
しかしながら、上記第一の反射面１２は、このような回転楕円面または複合楕円面に限定されることなく、例えば三軸楕円面あるいは自由曲面として構成されていてもよい。
【００２８】
上記第二の反射面１３は、前方に向かって凹状の回転放物面系の曲面により構成されており、その軸１３ａが上記第一の反射面１１の第二の焦点Ｆ２を通って前記光軸１１ｃに対して平行に延びるように、そしてその焦点Ｆが第一の反射面１１の第二の焦点Ｆ２即ち光源１１の発光中心１１ｂ付近に位置するように、配置されている。
そして、上記第二の反射面１３は、軸１３ａより上側のみに形成されている。
【００２９】
ここで、上記第二の反射面１３は、原理的には回転放物面として構成されるが、前方に向かって凹状に形成されていて、集束作用を有していれば、自由曲面として構成されていてもよい。
【００３０】
上記遮光部１４は、少なくともその表面が不透光性材料から構成されており、その上縁１４ａが、第一の反射面１２の第二の焦点Ｆ２付近即ち第二の反射面１３の焦点Ｆ付近に位置するように、配置されている。  尚、図示の場合、上記遮光部１４は、前述した光源１１を固定保持するための保持部１５の一部として構成されている。
そして、その水平方向に延びる上縁１４ａが適宜の形状に形成されることによって、第一の反射面１２で反射されて第二の反射面１３に向かう光の一部を遮断することにより、所謂カットオフを形成して、第二の反射面１３で反射して投影される光の配光パターンを、所望の配光パターン、例えばすれ違いビームの配光パターンとする。
【００３１】
ここで、上記第二の反射面１３は、図３に示すように、光源１１を固定保持する（遮光部１４を含む）保持部１５に対して、例えば樹脂材料による一体成形等により、互いに一体に構成されている。
この場合、第二の反射面１３は、成形部品の表面に蒸着等により形成された反射膜により構成されることになる。
【００３２】
本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、光源１１の発光部１１ａを構成する各ＬＥＤが給電されて発光することにより、発光部１１ａから出射した光は、第一の反射面１２で反射されて、その第二の焦点Ｆ２に向かって進む。
その際、発光部１１ａからは、前方に向かってほぼ半球状の照度分布を有していることから、発光部１１ａから出射した光は、ほぼすべての光束を第二の反射面１３に向かって反射させることになる。
【００３３】
そして、第二の焦点Ｆ２を通過した光は、第二の反射面１３で反射されることにより、第二の反射面１３の曲率に基づいて集光されながら、前方に向かって照射されることになる。
その際、上記第一の反射面１２から第二の反射面１３に向かう光の一部が、遮光部１４により遮断されることにより、カットオフを形成されて、その像が第二の反射面１３により前方に向かって投影され、所定距離の位置で結像されるので、例えばすれ違いビームの配光パターンを備えることになる。
【００３４】
この場合、カットオフラインの結像のために、レンズが使用されず、第二の反射面１３が使用されているので、レンズの色収差による色分離が発生することがなく、全体として均一な白色の配光パターンが得られることになる。
また、第一の反射面１２が縦長に形成されると共に、斜め上方に向かって反射光を導くようになっていることから、第一の反射面１２自体が小型に構成されることになり、これにより車両用灯具１０全体が小型に構成され得ることになる。
【００３５】
また、上記第二の反射面１３及び保持部１５が一体成形により、互いに一体に構成されていることにより、容易に且つ低コストで構成され得ることになると共に、遮光部１４が保持部１５の一部として構成されていることと相まって、第二の反射面１３が、光源１１の発光中心１１ｂ及び光軸１１ｃそして遮光部１４に対して正確に位置決めされるので、位置決め作業が不要となり、組立が容易に行なわれ得る。
【００３６】
このようにして、本発明による車両用灯具１０によれば、光源１１の発光部１１ａからの光を第一の反射面１２により反射させて、その第二の焦点Ｆ２即ち第二の反射面１３の焦点Ｆ付近に向かって照射し、第二の反射面１３により反射させて前方に向かって集束して照射すると共に、第一の反射面１２から第二の反射面１３に向かう光の一部を遮光部１４により遮断することにより、この遮光部１４の上縁１４ａの形状即ちカットオフラインを、第二の反射面１３により前方の所定距離の位置に結像させることによって、レンズの色収差による色分離を発生させることなく、所定の配光パターン、例えばすれ違いビームの配光パターンを形成することができる。
【実施例２】
【００３７】
図４は、本発明による車両用灯具の第二の実施形態の概略断面図を示している。
図４において、車両用灯具２０は、図１及び図２に示した車両用灯具１０とほぼ同様の構成であるが、第一の反射面１２及び第二の反射面１３が、遮光部１４を含む保持部１５と一体に、例えばアクリル樹脂，ＰＣ樹脂，ガラス等の透明材料から、一体に構成されている点で異なる構成になっている。
ここで、第一の反射面１２及び第二の反射面１３は、透明材料から成る成形部品の対応する表面領域に蒸着等により反射膜を形成することにより、構成され得ると共に、遮光部１４は、上記成形部品の対応する領域に対して不透光性材料をマスキング塗装することにより、構成され得る。
【００３８】
このような構成の車両用灯具２０によれば、図１及び図２に示した車両用灯具１０と同様に作用すると共に、第一の反射面１２，第二の反射面１３が保持部１５そして遮光部１４と一体に構成されていることにより、部品点数が少なくて済み、組立が簡単に行なわれると共に、第一の反射面１２，第二の反射面１３が光源１１に対して正確に位置決めされているので、組立の際に位置決めを行なう必要がなく、組立が容易に行なわれ得ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述した実施形態においては、光源１１を構成する発光素子としてＬＥＤが使用されているが、これに限らず、例えばレーザー素子等の他の種類の発光素子を使用した小型の光源であってもよい。
また、上述した実施形態においては、本発明を適用した前照灯としての車両用灯具１０，２０について説明しているが、これに限らず、同様の小型の光源を利用した例えば補助前照灯，ストップランプ等の他の種類の車両用灯具や、その他一般の照明等のための灯具にも本発明を適用し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す概略側面図である。
【図２】図１の車両用灯具の概略正面図である。
【図３】図１の車両用灯具の概略断面図である。
【図４】本発明による車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す図３と同様の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    車両用灯具
１１    光源
１１ａ  発光部
１１ｂ  発光中心
１１ｃ  光軸
１２    第一の反射面
１２ａ  長軸
１３    第二の反射面
１３ａ  軸
１４    遮光部
１４ａ  上縁
１５    保持部
２０    車両用灯具
【図１】
2006092887.tif 000004
【図２】
2006092887.tif 000005
【図３】
2006092887.tif 000006
【図４】
2006092887.tif 000007