(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイビーム用配光パターンと、前記ハイビーム用配光パターンの一部に光が照射されないスプリット領域を設けたスプリット配光パターンと、を形成可能なハイビーム用灯具ユニットであって、
複数の光源がアレイ状に配列された光源アレイを搭載するための搭載部と、
前記光源アレイの下方に設けられた、前記光源からの光を反射する放物柱状の反射鏡と、
前記光源からの直接光および前記反射鏡からの反射光を前方に投影する光学部材と、
を備え、
前記反射鏡は、反射光が前記ハイビーム用配光パターンの上部領域に照射されるよう構成され、
前記光源アレイは、光源ごとに点消灯を制御可能であり、
前記光源アレイの一部の光源を消灯し、他の光源を点灯することで、前記スプリット配光パターンが形成される、
ことを特徴とするハイビーム用灯具ユニット。
【請求項２】
前記光源アレイの左方および右方の少なくとも一方に設けられた、前記光源からの光を反射する第２の反射鏡をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のハイビーム用灯具ユニット。
【請求項３】
前記光源アレイは、水平方向の中央付近において、前記光源の鉛直方向の配置数が最も多くなるよう形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイビーム用灯具ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯内に設けられる灯具ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数のＬＥＤ等の半導体発光素子をアレイ状に配置した光源ユニットを用いた灯具ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる灯具ユニットでは、各半導体発光素子の点消灯を制御することにより、複数の配光パターンを形成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような灯具ユニットは、多数の半導体発光素子を用いるため、コストが高くなる傾向にある。
【０００５】
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、安価な灯具ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、複数の光源がアレイ状に配列された光源アレイを搭載するための搭載部と、光源アレイの上方および下方の少なくとも一方に設けられた、光源からの光を反射する放物柱状又は双曲柱状の反射鏡と、光源からの直接光および反射鏡からの反射光を前方に投影する光学部材とを備える。
【０００７】
この態様によると、光源アレイの上方および下方の少なくとも一方に反射鏡を設けたことにより、少ない数の光源で、広い照射領域を確保できる灯具ユニットを構成できる。光源の数が少ないので、安価な灯具ユニットを実現できる。
【０００８】
光源アレイの左方および右方の少なくとも一方に設けられた、光源からの光を反射する第２の反射鏡をさらに備えてもよい。
【０００９】
光源アレイは、水平方向の中央付近において、光源の鉛直方向の配置数が最も多くなるよう形成されてもよい。
【００１０】
光源アレイは、光源ごとに点消灯を制御可能であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価な灯具ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る灯具ユニットを用いた車両用前照灯の概略水平断面図である。
【図２】光源ユニットの概略垂直断面図である。
【図３】光源ユニットの正面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、ハイビーム用灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す図である。
【図５】光源ユニットの変形例を示す図である。
【図６】光源ユニットの変形例を示す図である。
【図７】光源ユニットの変形例を示す図である。
【図８】光源ユニットの変形例を示す図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、図８に示す光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る灯具ユニットを用いた車両用前照灯１０の概略水平断面図である。
【００１５】
本実施形態に係る車両用前照灯１０は、ランプボディ１２と、ランプボディ１２の前端開口部に取り付けられた透光カバー１４とで形成される灯室内に、ロービーム用灯具ユニット２０Ｌおよびハイビーム用灯具ユニット２０Ｈが収容された構成となっている。ロービーム用灯具ユニット２０Ｌとハイビーム用灯具ユニット２０Ｈは、それぞれ図示しない支持部材によって、ランプボディ１２に取り付けられている。また、各灯具ユニットの存在領域に開口部を有するエクステンション部材１６がランプボディ１２または透光カバー１４に固定され、ランプボディ１２の前面開口部と灯具との間の領域が前方に対して覆われている。
【００１６】
ロービーム用灯具ユニット２０Ｌは、従来周知の反射型の灯具であり、光源バルブ２１と、リフレクタ２３とを有する。ロービーム用灯具ユニット２０Ｌは、光源バルブ２１から出射した光をリフレクタ２３に反射させて、リフレクタ２３から前方に向かう光の一部を図示しない遮光板でカットして所定のカットオフラインを有するロービーム用の配光パターンを形成する。光源バルブ２１の先端には光源バルブ２１から直接前方に出射する光をカットするシェード２５が設けられている。なお、ロービーム用灯具ユニット２０Ｌの形状は特にこれに限定されず、後述するハイビーム用灯具ユニット２０Ｈと同様のプロジェクタ型の灯具ユニットであってもよい。
【００１７】
ハイビーム用灯具ユニット２０Ｈは、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、投影レンズ２２と、複数のＬＥＤがアレイ状に配列されたＬＥＤアレイ２６を備えた光源ユニット２４と、投影レンズ２２および光源ユニット２４を保持するホルダ２８とを有する。投影レンズ２２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであって、車両前後方向に延びる光軸Ａｘ上に配置されている。投影レンズ２２は、その後側焦点Ｆを含む後側焦点面上の像を、灯具前方に配置された鉛直仮想スクリーン上に反転像として投影するように構成されている。投影レンズ２２は、その周縁部がホルダ２８の前端環状溝部に保持されている。
【００１８】
光源ユニット２４は、ＬＥＤアレイ２６が投影レンズ２２の後側焦点Ｆよりも後方側に配置された状態で、ホルダ２８の後端側に固設されている。ホルダ２８は図示しない支持部材を介して、ランプボディ１２に取り付けられている。
【００１９】
光源ユニット２４は、ＬＥＤアレイ２６と、該ＬＥＤアレイ２６を搭載するための搭載プレート３０と、搭載プレート３０に固定された上方反射鏡３６および下方反射鏡３８と、ＬＥＤアレイ２６から発せられる熱を放散させるための放熱板３２とを備える。ＬＥＤアレイ２６は、搭載プレート３０の前方側表面に、その発光面が光軸Ａｘ方向前方を向くようにして固定されている。ＬＥＤアレイ２６の中心は、光軸Ａｘ上に位置している。放熱板３２は、搭載プレート３０の後方側表面に固定されている。
【００２０】
図２は、光源ユニット２４の概略垂直断面図である。また、図３は、光源ユニット２４の正面図である。なお、図２においては、放熱板３２の図示を省略している。
【００２１】
図２および図３に示すように、光源ユニット２４は、３８個の正方形状のＬＥＤ３４がアレイ状に配列されたＬＥＤアレイ２６と、ＬＥＤアレイ２６の上方に設けられた上方反射鏡３６と、ＬＥＤアレイ２６の下方に設けられた下方反射鏡３８とを備える。
【００２２】
ＬＥＤアレイ２６は、図３に示すように、３８個のＬＥＤ３４を、横１９個×縦２個のマトリックス状に配置したものである。各ＬＥＤ３４は、搭載プレート３０上に固定されている。各ＬＥＤ３４は、図示しない制御装置により個別に点消灯を制御可能とされている。
【００２３】
上方反射鏡３６および下方反射鏡３８は、放物柱状の反射鏡である。上方反射鏡３６および下方反射鏡３８の反射面は、放物柱面の一部を用いて形成されている。上方反射鏡３６および下方反射鏡３８の横方向長さは、少なくともＬＥＤアレイ２６の横方向の長さ以上に形成される。上方反射鏡３６および下方反射鏡３８は、ＬＥＤ３４からの光を投影レンズ２２に向けて反射する。図２には、ＬＥＤ３４から出射された後、上方反射鏡３６で反射された光Ｌ１と、ＬＥＤ３４から出射された後、下方反射鏡３８で反射された光Ｌ２が図示されている。これらの光Ｌ１およびＬ２は、光源ユニット２４から出射された後、投影レンズ２２に入射する。また、ＬＥＤ３４から出射された光の一部は、上方反射鏡３６および下方反射鏡３８で反射せずに、直接投影レンズ２２に入射する（光Ｌ３として図示）。従って、投影レンズ２２は、ＬＥＤ３４からの直接光と、上方反射鏡３６および下方反射鏡３８での反射光とを灯具前方に投影する。
【００２４】
図２を用いて、上方反射鏡３６および下方反射鏡３８についてより詳細に説明する。図２に示すように、上方反射鏡３６の後端部は、ＬＥＤアレイ２６の上端部と当接している。また、下方反射鏡３８の後端部は、ＬＥＤアレイ２６の下端部と当接している。さらに、上方反射鏡３６は、放物柱面の焦点Ｆ１がＬＥＤアレイ２６の下端部に位置するように配置される。また、下方反射鏡３８は、放物柱面の焦点Ｆ２がＬＥＤアレイ２６の上端部に位置するように配置される。上方反射鏡３６と下方反射鏡３８は、光源ユニット２４の光軸を含む水平面に対して対称に配置される。
【００２５】
図２に示すように、上方反射鏡３６の先端部と下方反射鏡３８の先端部との間の距離をａ１と、上方反射鏡３６の後端部と下方反射鏡３８の後端部との間の距離をａ２と、上方反射鏡３６（又は下方反射鏡３８）の先端部から上方反射鏡３６（又は下方反射鏡３８）の後端部までの距離をｈと、光源ユニット２４の光軸Ａｘと上方反射鏡３６（又は下方反射鏡３８）の光軸Ａｘｒとのなす角をθとする。このとき、パラメータａ１、ａ２、ｈ、θの間には、以下の（１）式および（２）式に示す関係が成り立っている。
ａ１／ａ２＝１／ｓｉｎθ  ・・・（１）
ｈ＝ａ１×（１＋ｓｉｎθ）／２ｔａｎθ  ・・・（２）
【００２６】
図４（ａ）〜（ｄ）は、ハイビーム用灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す。図４（ａ）〜（ｄ）は、ハイビーム用灯具ユニットから照射される光により車両前方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ハイビーム用配光パターンを示す。
【００２７】
図４（ａ）は、比較例として、図２に示す光源ユニット２４から上方反射鏡３６と下方反射鏡３８を取り除いた光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約３°〜約−１．５°である。
【００２８】
図４（ｂ）は、図１に示す本実施形態に係るハイビーム用灯具ユニット２０Ｈにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約４．５°〜約−３．５°であり、図４（ａ）と比べてハイビーム用配光パターンの照射領域が拡大していることが分かる。
【００２９】
図４（ｃ）は、図２に示す光源ユニット２４から上方反射鏡３６を取り除き、下方反射鏡３８のみを残した光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約５°〜約−１．５°であり、下方反射鏡３８により水平線Ｈより上方の鉛直方向の幅のみ図４（ａ）と比較して拡大していることが分かる。
【００３０】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）と同様のハイビーム用灯具ユニットにおいて、光軸Ａｘ付近に位置する４つのＬＥＤ３４を消灯し、他のＬＥＤ３４を点灯させた場合の配光パターンを示す。これは、所謂「スプリット配光パターン」と称され、ハイビーム用配光パターンの一部に光が照射されないスプリット領域Ｓｐを設けた配光パターンである。スプリット配光パターンは、自車線および対向車線への光の照射を抑制しつつ、自車線および対向車線より外側の視界を良好に確保できる配光パターンである。図４（ｄ）に示すように、スプリット領域Ｓｐの上部では、下部ほど光のカットオフラインが明確には形成されていない。これは、スプリット領域Ｓｐの上部付近の配光は、下方反射鏡３８により形成されているためである。しかしながら、スプリット領域Ｓｐの上部付近は、通常車両や歩行者が存在しない領域であるため、実質的な影響は少ない。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係るハイビーム用灯具ユニット２０Ｈによれば、ＬＥＤアレイ２６の上下に上方反射鏡３６および下方反射鏡３８を設けたことにより、ＬＥＤアレイ２６のみの場合と比較して、照射領域を拡大できる。ＬＥＤアレイ２６におけるＬＥＤ３４の数を増やし、例えば横１９個×縦４個のマトリックス状に配置した場合にも、同様に照射領域を拡大できるが、この場合はＬＥＤの増加によりコストが増大する。本実施形態に係るハイビーム用灯具ユニット２０Ｈによれば、ＬＥＤの数を抑制することができるので、同等の照射領域を確保しつつ、安価なハイビーム用灯具ユニットを実現できる。
【００３２】
図１に示すように、車両用前照灯１０は、ハイビーム用灯具ユニット２０Ｈの他に、ロービーム用灯具ユニット２０Ｌを有する。従って、ハイビーム用灯具ユニット２０Ｈに加えてロービーム用灯具ユニット２０Ｌを点灯させれば、ハイビーム用灯具ユニット２０Ｈの配光パターンは、図４（ｃ）に示す配光パターンで十分である。この場合、上方反射鏡３６を削減できるので、さらにハイビーム用灯具ユニットをさらに安価とすることができる。
【００３３】
図５は、光源ユニットの変形例を示す。図５に示す光源ユニット２４において、ＬＥＤアレイ２６は、ＬＥＤ３４を横１７個×縦２個のマトリックス状に配置したものである。つまり、図３に示す光源ユニットと比較して、ＬＥＤ３４の数が左右において２個ずつ少ない。また、図５の光源ユニット２４では、ＬＥＤアレイ２６に向かって右側に右方反射鏡４０が設けられ、左側に左方反射鏡４２が設けられている。該右方反射鏡４０および左方反射鏡４２は、ＬＥＤ３４からの光を反射して、投影レンズに入射させる機能を有する。
【００３４】
図５に示す光源ユニット２４を用いたハイビーム用灯具ユニットにおいては、ＬＥＤアレイ２６の左右においてＬＥＤ３４の数を減らしているが、右方反射鏡４０および左方反射鏡４２を設けているので、図３に示す光源ユニットを用いた場合とほぼ同等の照射領域を確保できる。また、ＬＥＤ３４の数が低減されているので、ハイビーム用灯具ユニットをより安価とすることができる。
【００３５】
図５の例では、ＬＥＤアレイ２６の左右両側に反射鏡を設けたが、反射鏡はＬＥＤアレイ２６の左方および右方の少なくとも一方に設けられてもよい。
【００３６】
図６もまた、光源ユニットの変形例を示す。図６に示す光源ユニット２４は、ＬＥＤ３４のレイアウトを図３に示すものと異ならせている。本変形例では、ＬＥＤアレイ２６の左側部分は、鉛直方向のＬＥＤ３４の配置数が１個となっており、ＬＥＤアレイ２６の中央部分および右側部分は、鉛直方向のＬＥＤ３４の配置数が２個となっている。そして、ＬＥＤアレイ２６の中央部分および右側部分の下方には第１下方反射鏡３８ａが設けられ、ＬＥＤアレイ２６の左側部分の下方には第２下方反射鏡３８ｂが設けられている。
【００３７】
図７もまた、光源ユニットの変形例を示す。図７に示す光源ユニット２４も、ＬＥＤ３４のレイアウトを図３に示すものと異ならせている。本変形例では、ＬＥＤアレイ２６の左側部分および右側部分は、鉛直方向のＬＥＤ３４の配置数が１個となっており、ＬＥＤアレイ２６の中央部分は、鉛直方向のＬＥＤ３４の配置数が２個となっている。そして、ＬＥＤアレイ２６の右側部分の下方には第１下方反射鏡３８ａが設けられ、ＬＥＤアレイ２６の右側部分の下方には第２下方反射鏡３８ｂが設けられ、ＬＥＤアレイ２６の左側部分の下方には第３下方反射鏡３８ｃが設けられている。
【００３８】
図６および図７に示すように、ＬＥＤアレイ２６のレイアウトは特に限定されず、様々なレイアウトが可能である。但し、ＬＥＤアレイ２６は、水平方向の中央付近において、ＬＥＤの鉛直方向の配置数が最も多くなるよう形成されることが望ましい。これは、一般的な配光パターンでは、配光パターンの中央付近において最も広い照射領域が必要とされるからである。
【００３９】
図８もまた、光源ユニットの変形例を示す。この光源ユニットもまた、図１に示すハイビーム用灯具ユニット２０Ｈに搭載される。
【００４０】
図８に示す光源ユニット２４は、ＬＥＤアレイ２６の上方に設けられた上方反射鏡３６が、双曲柱状の反射鏡である点が、図２に示す光源ユニットと異なる。ＬＥＤアレイ２６の下方に設けられた下方反射鏡３８は、図２の光源ユニットと同様に放物柱状の反射鏡である。図８において、焦点Ｆ１およびＦ３は上方反射鏡３６の双曲柱面の焦点であり、焦点Ｆ２は、下方反射鏡３８の放物柱面の焦点である。図８に示すように、焦点Ｆ１はＬＥＤアレイ２６の下端部に位置しており、焦点Ｆ２はＬＥＤアレイ２６の上端部に位置している。
【００４１】
図８に示す光源ユニット２４において、上方反射鏡３６の先端部と下方反射鏡３８の先端部との間の距離をａ１と、上方反射鏡３６の後端部と下方反射鏡３８の後端部との間の距離をａ２と、上方反射鏡３６（又は下方反射鏡３８）の先端部から上方反射鏡３６（又は下方反射鏡３８）の後端部までの距離をｈとしたとき、例えば、ａ１＝４．５ｍｍ、ａ２＝１．８ｍｍ、ｈ＝３．２ｍｍとすることができる。
【００４２】
上方反射鏡３６および下方反射鏡３８は、ＬＥＤアレイ２６からの光を投影レンズ（図示せず）に向けて反射する。図８に示すように、ＬＥＤアレイ２６からの光の一部は、上方反射鏡３６および下方反射鏡３８で反射せずに、直接投影レンズに入射する。また、ＬＥＤアレイ２６からの光の別の一部は、上方反射鏡３６、下方反射鏡３８で反射された後、投影レンズ２２に入射する。従って、投影レンズは、ＬＥＤ３４からの直接光と、上方反射鏡３６および下方反射鏡３８での反射光とを灯具前方に投影する。本変形例においても、ＬＥＤアレイ２６の各ＬＥＤ３４は、図示しない制御装置により個別に点消灯を制御可能とされている。
【００４３】
図９（ａ）〜（ｆ）は、図８に示す光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成される配光パターンを示す。
【００４４】
図９（ａ）は、比較例として、図８に示す光源ユニット２４から上方反射鏡３６と下方反射鏡３８を取り除いた光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約２．５°〜約−１．５°である。
【００４５】
図９（ｂ）は、図８に示す光源ユニット２４から上方反射鏡３６を取り除き、下方反射鏡３８のみを残した光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約４．７°〜約１．５°である。
【００４６】
図９（ｃ）は、図８に示す光源ユニット２４から下方反射鏡３８を取り除き、上方反射鏡３６のみを残した光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約０°〜約−２°である。
【００４７】
図９（ｄ）は、図８に示す光源ユニットを用いたハイビーム用灯具ユニットにより形成されるハイビーム用配光パターンを示す。このハイビーム用配光パターンの鉛直方向の幅は、約５．７°〜約−２．０°であり、図９（ａ）の比較例と比べてハイビーム用配光パターンの照射領域が拡大していることが分かる。
【００４８】
図９（ｅ）は、光軸Ａｘ付近に位置する４つのＬＥＤ３４を消灯し、他のＬＥＤ３４を点灯させた場合のスプリット配光パターンを示す。本変形例に係る光源ユニット２４を用いた場合も、図４（ｄ）と同様な明確なスプリット配光パターンが形成できることが分かる。
【００４９】
図９（ｆ）は、光軸Ａｘ付近に位置する縦２つのＬＥＤ３４のみ点灯させた場合の配光パターンを示す。このように適宜ＬＥＤ３４を点消灯させることで、所望の配光パターンを形成できる。
【００５０】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５１】
上述の実施形態では、光源としてＬＥＤを用いたが、これに限定されず、種々の光源を採用することができる。また、上述の実施形態では、ＬＥＤからの直接光および反射鏡からの反射光を前方に投影する光学部材として、投影レンズを例示したが、これに限定されず、投影レンズと同等の機能を有する種々の光学部材を採用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  車両用前照灯、  ２０Ｈ  ハイビーム用灯具ユニット、  ２０Ｌ  ロービーム用灯具ユニット、  ２２  投影レンズ、  ２４  光源ユニット、  ２６  ＬＥＤアレイ、  ３０  搭載プレート、  ３２  放熱板、  ３４  ＬＥＤ、  ３６  上方反射鏡、  ３８，３８ａ  下方反射鏡、  ４０  右方反射鏡、  ４２  左方反射鏡。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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【図９】
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