(57)【要約】【課題】光源として半導体発光素子を用いた車両用灯具において、半導体発光素子の照射光の利用率を高める。【解決手段】車両用灯具は、第１半導体発光素子１２ａから第３半導体発光素子１２ｃと、リフレクタ１６とを含む。リフレクタ１６は、第１反射領域１６ａから第３反射領域１６ｃを有し、第１反射領域１６ａが第１半導体発光素子１２ａから照射された光を、第２反射領域１６ｂが第２半導体発光素子１２ｂから照射された光を、第３反射領域１６ｃが第３半導体発光素子１２ｃから照射された光を、それぞれ車両前方へ反射するように配置されている。第１半導体発光素子１２ａは、水平線Ｈよりも下方で光出射面１２ａ１が鉛直方向下方を向くようにして設けられ、第２半導体発光素子１２ｂおよび第３半導体発光素子１２ｃは、水平線Ｈよりも上方で光出射面１２ｂ１，１２ｃ１が光軸Ｏを向くようにして設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１から第３半導体発光素子と、これらの半導体発光素子から照射された光を車両前方へ反射するリフレクタとを含む車両用灯具であって、
前記リフレクタは、車両前後方向に延びる車両用灯具の光軸を中心に放射状に拡がる第１から第３反射領域を有し、第１反射領域が第１半導体発光素子から照射された光を、第２反射領域が第２半導体発光素子から照射された光を、第３反射領域が第３半導体発光素子から照射された光を、それぞれ車両前方へ反射するように配置され、
第１半導体発光素子は、光軸を通る水平線よりも下方で光出射面が鉛直方向下方を向くようにして光軸近傍に設けられ、第２半導体発光素子および第３半導体発光素子は、前記水平線よりも上方で光出射面が光軸を向くようにしてそれぞれに対応する反射領域の外周部に設けられたことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記第１から第３反射領域は、一つがロービーム用配光パターンの水平カットオフラインを形成し、他の一つがロービーム用配光パターンの斜めカットオフラインを形成し、残りの一つがロービーム用配光パターンの拡散部を形成するようにそれぞれ構成されている請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記第１から第３半導体発光素子のそれぞれの車両前方側に、半導体発光素子から車両前方に直接出射された光の照射方向を調整する光学部材が設けられた請求項１または２に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関し、特に自動車などに用いられる車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランプボディと透光カバーとで形成される灯室内に、光源として半導体発光素子を有する灯具ユニットを収容した車両用灯具が提案されている。半導体発光素子を車両用灯具として用いた場合、特に車両用前照灯装置の光源として用いた場合には、半導体発光素子の光量が不足する場合があった。
【０００３】
これに対し、例えば、特許文献１には、略円筒状あるいは略半球状の灯具ユニットの外周部に３つのＬＥＤを均等に配置した車両用灯具が開示されている。この構成では、第１の半導体発光素子で斜めカット部を形成し、第２の半導体発光素子で水平カットオフラインを有する拡散部を形成し、これらを組み合わせてロービーム用配光パターンを形成している。また、第３の半導体発光素子でハイビーム用配光パターンを形成している。このように、複数の半導体発光素子のそれぞれで異なる部分配光パターンを形成し、それらを合成して配光パターンを形成することで、半導体発光素子の光量不足を補うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１の構成では、灯具ユニットを正面から見て左上領域、右上領域、下領域の３カ所にＬＥＤが配置されていた。また、下領域に配置されたＬＥＤは、その光出射面が鉛直方向上方を向くようにして配置されており、したがって、このＬＥＤの光は鉛直方向上方に向けて出射していた。そのため、このＬＥＤから出射した光のうち、リフレクタで反射されずに直接灯具前方に照射された光の一部は、形成しようとするハイビーム用配光パターンの照射領域よりも上方に出射されてしまい、配光パターンの形成に寄与し得なかった。これに対し、上述の特許文献１ではＬＥＤの前方にレンズを設け、直接灯具前方に出射した光をこのレンズに入射させてその照射方向を下方に調整することで、この光を配光パターンの形成に利用していた。
【０００６】
しかしながら、レンズによって調整可能な照射方向には限界がある。そのため、光出射面が鉛直方向上方に向けられているＬＥＤでは、レンズによって照射方向を配光パターンの照射領域内に調整しきれない光が多かった。よって、従来の構成には、光源光量の増大を目的としてＬＥＤから照射された光の利用率を高める上で改良の余地があった。特に、ロービーム用配光パターンの照度増大や明瞭性等の向上を目的として、下領域に配置されたＬＥＤをもロービーム用配光パターンの形成に用いた場合、このＬＥＤから直接車両前方に照射された光をロービーム用配光パターンの形成に利用するためには、ハイビーム用配光パターンの形成に用いる場合よりもその照射方向を大きく変更しなければならない。そのため、レンズによって照射方向をロービーム用配光パターンの照射領域内に調整しきれない光が増え、ＬＥＤの照射光の利用率がさらに低くなってしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源として半導体発光素子を用いた車両用灯具において、半導体発光素子の照射光の利用率を高めることができる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車両用灯具は、第１から第３半導体発光素子と、これらの半導体発光素子から照射された光を車両前方へ反射するリフレクタとを含む車両用灯具であって、リフレクタは、車両前後方向に延びる車両用灯具の光軸を中心に放射状に拡がる第１から第３反射領域を有し、第１反射領域が第１半導体発光素子から照射された光を、第２反射領域が第２半導体発光素子から照射された光を、第３反射領域が第３半導体発光素子から照射された光を、それぞれ車両前方へ反射するように配置され、第１半導体発光素子は、光軸を通る水平線よりも下方で光出射面が鉛直方向下方を向くようにして光軸近傍に設けられ、第２半導体発光素子および第３半導体発光素子は、水平線よりも上方で光出射面が光軸を向くようにしてそれぞれに対応する反射領域の外周部に設けられたことを特徴とする。
【０００９】
この態様によれば、光源として半導体発光素子を用いた車両用灯具において、半導体発光素子の照射光の利用率を高めることができる。
【００１０】
上記態様において、第１から第３反射領域は、一つがロービーム用配光パターンの水平カットオフラインを形成し、他の一つがロービーム用配光パターンの斜めカットオフラインを形成し、残りの一つがロービーム用配光パターンの拡散部を形成するようにそれぞれ構成されてもよい。この場合には、ロービーム用配光パターンを形成する場合において、半導体発光素子からの照射光の利用率を高めることができる。また、第１から第３半導体発光素子のそれぞれの車両前方側に、半導体発光素子から車両前方に直接出射された光の照射方向を調整する光学部材が設けられてもよい。この場合には、半導体発光素子の照射光の利用率をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光源として半導体発光素子を用いた車両用灯具において、半導体発光素子の照射光の利用率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る車両用灯具の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。
【図２】灯具ユニットの構造を説明する概略正面図である。
【図３】灯具ユニットによって形成される配光パターンの形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００１４】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る車両用灯具の内部構造を説明する概略鉛直断面図である。図２は、灯具ユニットの構造を説明する概略正面図である。図１に示すように、実施形態に係る車両用灯具１００は、車両用前照灯装置として用いられものであり、車両前方側に開口部を有するランプボディ２１２と、ランプボディ２１２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー２１４とを備える。ランプボディ２１２と透光カバー２１４とにより形成される灯室２１６内には、灯具ユニット１０が収容されている。
【００１５】
図１および図２に示すように、灯具ユニット１０は、反射型の灯具ユニットであり、正面から見て略円形の形状を有する。灯具ユニット１０は、光源としての第１半導体発光素子１２ａ、第２半導体発光素子１２ｂ、および第３半導体発光素子１２ｃ（以下では適宜、これらを総称して「半導体発光素子１２」という）を含む。また、灯具ユニット１０は、この半導体発光素子１２から照射された光を車両前方へ反射するリフレクタ１６を含む。
【００１６】
半導体発光素子１２は、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、略半球状のキャップに覆われて、セラミックなどで形成された絶縁基板１１上に配置されている。絶縁基板１１上に配置された半導体発光素子１２は、リフレクタ１６の所定位置に設けられた光源搭載部１４に搭載されている。
【００１７】
リフレクタ１６は、車両前後方向に延びる車両用灯具１００の光軸Ｏを中心に放射状に拡がる第１反射領域１６ａ、第２反射領域１６ｂ、および第３反射領域１６ｃを有する。各反射領域は、稜線部１６ｄによって区画されている。本実施形態では、車両前方側から見て第１反射領域１６ａが中央下部に、第２反射領域１６ｂが左側上部に、第３反射領域１６ｃが右側上部にそれぞれ配置されている。
【００１８】
また、リフレクタ１６は、辺縁部の所定位置に螺孔を有し、ランプボディ２１２を貫通して前方に延出するエイミングスクリュー６０、およびレベリングシャフト６４がこの螺孔に螺合している。これにより、灯具ユニット１０がランプボディ２１２に取り付けられている。レベリングシャフト６４は、レベリングアクチュエータ６６に接続されている。車両用灯具１００は、エイミングスクリュー６０、レベリングシャフト６４およびレベリングアクチュエータ６６によって、灯具ユニット１０の光軸Ｏを水平方向あるいは鉛直方向に調整できるように構成されている。リフレクタ１６の車両後方側の面には、放熱フィン５６が設けられている。
【００１９】
リフレクタ１６の外周は、エクステンション部材１５によって囲われている。エクステンション部材１５は、図示しない取付部を介してランプボディ２１２に固定されている。
【００２０】
リフレクタ１６は、第１反射領域１６ａが第１半導体発光素子１２ａから照射された光を車両前方へ反射し、第２反射領域１６ｂが第２半導体発光素子１２ｂから照射された光を車両前方へ反射し、第３反射領域１６ｃが第３半導体発光素子１２ｃから照射された光を車両前方へ反射するように配置されている。そして、第１半導体発光素子１２ａは、光軸Ｏを通る水平線Ｈよりも下方で、その光出射面１２ａ１が鉛直方向下方を向くようにして光軸Ｏの近傍に設けられている。また、第２半導体発光素子１２ｂは、水平線Ｈよりも上方で、その光出射面１２ｂ１が光軸Ｏを向くようにして第２反射領域１６ｂの外周部に設けられている。また、第３半導体発光素子１２ｃは、水平線Ｈよりも上方で、その光出射面１２ｃ１が光軸Ｏを向くようにして第３反射領域１６ｃの外周部に設けられている。
【００２１】
具体的には、水平線Ｈより下方に配置された第１反射領域１６ａの光軸Ｏ近傍に光源搭載部１４が設けられており、第１半導体発光素子１２ａは、その光出射面１２ａ１が鉛直方向下方を向くようにして、光源搭載部１４に載置されている。また、水平線Ｈより上方に配置された第２反射領域１６ｂの外周部に光源搭載部（図示せず）が設けられており、第２半導体発光素子１２ｂは、その光出射面１２ｂ１が光軸Ｏを向くようにして、第２反射領域１６ｂの光源搭載部に載置されている。また、水平線Ｈより上方に配置された第３反射領域１６ｃの外周部に光源搭載部（図示せず）が設けられており、第３半導体発光素子１２ｃは、その光出射面１２ｃ１が光軸Ｏを向くようにして、第３反射領域１６ｃの光源搭載部に載置されている。
【００２２】
このように、水平線Ｈより下方に配置された第１半導体発光素子１２ａを、その光出射面１２ａ１が鉛直方向下方に向くようにして第１反射領域１６ａに配置することで、第１半導体発光素子１２ａの光の出射方向を鉛直方向下向きにすることができる。そのため、光出射面１２ａ１を鉛直方向上方に向けて配置した場合と比べて、配光パターンの形成に利用できる光量を増やすことができ、したがって、第１半導体発光素子１２ａの照射光の利用率を高めることができる。
【００２３】
次に、灯具ユニット１０によって形成される配光パターンの形状について説明する。図３は、灯具ユニットによって形成される配光パターンの形状を示す説明図である。なお、図３では、灯具前方の所定位置、例えば灯具前方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た配光パターンを示している。
【００２４】
本実施形態では、灯具ユニット１０がロービーム用配光パターンを形成する灯具ユニットとして構成されている。ここで、図３に示すように、ロービーム用配光パターンＬｏは、水平カット部Ｌｏ１、斜めカット部Ｌｏ２、および拡散部Ｌｏ３が合成されて形成される配光パターンである。水平カット部Ｌｏ１は、水平線より下方で左右方向に延び、水平カットオフラインＣＬ１を有する部分配光パターンである。また、斜めカット部Ｌｏ２は、水平線に対して斜めに傾斜した斜めカットオフラインＣＬ２を有する部分配光パターンである。また、拡散部Ｌｏ３は、水平線より下方で水平カット部Ｌｏ１よりも左右方向外側にまで拡散した形状を有する部分配光パターンである。
【００２５】
第１反射領域１６ａから第３反射領域１６ｃは、一つがロービーム用配光パターンＬｏの水平カットオフラインＣＬ１を形成し、他の一つがロービーム用配光パターンＬｏの斜めカットオフラインＣＬ２を形成し、残りの一つがロービーム用配光パターンＬｏの拡散部Ｌｏ３を形成するようにそれぞれ構成されている。本実施形態では、第１反射領域１６ａが拡散部Ｌｏ３を形成し、第２反射領域１６ｂが水平カットオフラインＣＬ１を有する水平カット部Ｌｏ１を形成し、第３反射領域１６ｃが斜めカットオフラインＣＬ２を有する斜めカット部Ｌｏ２を形成するように構成されている。
【００２６】
なお、図３に示すロービーム用配光パターンＬｏは、交通法規が左側通行の地域において、前方車両や歩行者にグレアを与えないように配慮された、左通行ロービーム用配光パターンである。また、斜めカットオフラインＣＬ２は、水平線に対して１５°傾斜した１５°カットオフラインである。
【００２７】
図１、図２に戻って、第１半導体発光素子１２ａから第３半導体発光素子１２ｃのそれぞれの車両前方側には、各半導体発光素子から車両前方に直接出射された光の照射方向を調整する光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられている。光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、透明な樹脂またはガラス等からなり、１／４球形状に形成されたレンズ体である。光学部材３０ａは、第１半導体発光素子１２ａが載置された光源搭載部１４に固定され、光学部材３０ｂは、第２半導体発光素子１２ｂが載置された光源搭載部に固定され、光学部材３０ｃは、第３半導体発光素子１２ｃが載置された光源搭載部に固定されている。各半導体発光素子から車両前方に直接出射された光は、それぞれ光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃに入射し、光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃによって照射方向が調整されて車両前方に出射される。これにより、半導体発光素子１２の出射光の利用率を高めることができる。なお、光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通過させても配光パターンの形成に寄与し得ない光が通過する部分の光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃの表面にアルミニウムを蒸着させるなどして、当該部分をシェードとして機能させてもよい。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係る車両用灯具１００では、水平線Ｈよりも下方に配置された第１半導体発光素子１２ａが、その光出射面１２ａ１が鉛直方向下方を向くようにして第１反射領域１６ａに設けられている。これにより、第１半導体発光素子１２ａからの光の出射方向を下向きにすることができるため、光出射面１２ａ１を鉛直方向上向きにした場合と比べて、第１半導体発光素子１２ａの照射光の利用率を向上させることができる。そのため、半導体発光素子数を増やすことなく灯具ユニット１０の光量を増大させることができる。
【００２９】
また、第１半導体発光素子１２ａ、第２半導体発光素子１２ｂ、および第３半導体発光素子１２ｃは、互いに間隔を空けてリフレクタ１６に配置されている。そのため、各半導体発光素子から発生する熱が局所に集中するのを防ぐことができ、また、この熱を効率よく放散させることができる。したがって、放熱フィン５６の小型化が可能となり、これにより灯具ユニット１０の小型化、ひいては車両用灯具１００の小型化が可能となる。
【００３０】
また、第１反射領域１６ａから第３反射領域１６ｃは、一つがロービーム用配光パターンＬｏの水平カットオフラインＣＬ１を形成し、他の一つが斜めカットオフラインＣＬ２を形成し、残りの一つが拡散部Ｌｏ３を形成するようにそれぞれ形成されている。このように水平線Ｈより下方の第１半導体発光素子１２ａをロービーム用配光パターンＬｏの形成に用いた場合は、ハイビーム用配光パターンの形成に用いる場合と比べて、従来の灯具ユニットに対する照射光利用率の向上量を大きくすることができる。したがって、本実施形態の灯具ユニット１０は、ロービーム用配光パターンＬｏを形成するための灯具ユニットに好適に採用することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態に係る車両用灯具１００では、第１半導体発光素子１２ａから第３半導体発光素子１２ｃのそれぞれの車両前方側に、各半導体発光素子から車両前方に直接出射された光の照射方向を調整する光学部材３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられている。そのため、各半導体発光素子からの照射光の利用率をより高めることができる。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を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形態も本発明の範囲に含まれる。上述の実施形態と以下の変形例との組合せによって生じる新たな実施形態は、実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。
【符号の説明】
【００３３】
１０  灯具ユニット、  １２ａ  第１半導体発光素子、  １２ｂ  第２半導体発光素子、  １２ｃ  第３半導体発光素子、  １２ａ１，１２ｂ１，１２ｃ１  光出射面、  １６  リフレクタ、  １６ａ  第１反射領域、  １６ｂ  第２反射領域、  １６ｃ  第３反射領域、  ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  光学部材、  １００  車両用灯具、  Ｈ  水平線、  Ｏ  光軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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