(57)【要約】【課題】所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、配光パターンの光度分布をきめ細かく制御可能とする。【解決手段】発光ダイオード３２、４２、５２、６２を光源とする複数の灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを備えた構成とする。その際、これら複数の灯具ユニットとして、単一の発光チップ３２ａが実装された発光ダイオード３２を光源とする灯具ユニット２０Ａと、複数の発光チップ４２ａ、５２ａ、６２ａが実装された発光ダイオード４２、５２、６２を光源とする灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとを用いる。そして、灯具ユニット２０Ａからの光照射によりホットゾーンを形成するとともに、灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄからの光照射により拡散領域を形成するようにする。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、
これら複数の灯具ユニットとして、単一の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第１の灯具ユニットと、複数の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第２の灯具ユニットとが用いられている、ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
上記第１の灯具ユニットが、上記配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うように構成されており、
上記第２の灯具ユニットが、上記配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行うように構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の車両用前照灯。
【請求項３】
上記配光パターンがロービーム用配光パターンである、ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テールランプ等の車両用標識灯においては、その光源として発光ダイオードが多く用いられている。例えば「特許文献１」には、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された車両用標識灯が記載されている。
【０００３】
また「特許文献２」には、車両用前照灯において、マトリックス状に配置された複数の発光ダイオードのうちの一部を選択的に点灯させることにより、所望の配光パターンを形成するように構成されたものが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５０２１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６６６２０号公報
【発明が解決しようとする課題】
「特許文献２」に記載された灯具構成では、点灯・非点灯の領域分けによって配光パターンの形状を変化させることは可能であるが、所望する光度分布で配光パターンを形成することは困難である。
【０００５】
一方、「特許文献１」に記載されているような、発光ダイオードを光源とする灯具ユニットが複数個配列された灯具構成を、車両用前照灯に応用することも考えられるが、このようにした場合には次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、「特許文献１」に記載されているように単に同一の灯具ユニットを複数個用いただけでは、各灯具ユニットからの光照射により形成される配光パターンは、そのパターン形状および光度分布が互いに同じものとなってしまうので、その合成配光パターンとして得られる車両用前照灯の配光パターンを、所望する光度分布となるようにきめ細かく制御することができない、という問題がある。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、配光パターンの光度分布をきめ細かく制御することができる車両用前照灯を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成とした上で、各半導体発光素子の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る車両用前照灯は、
所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、
半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、
これら複数の灯具ユニットとして、単一の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第１の灯具ユニットと、複数の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第２の灯具ユニットとが用いられている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「車両」には、４輪車や２輪車等の自動車のみならず、鉄道車両等も含まれる。
【００１１】
上記「半導体発光素子」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。
【００１２】
上記「第１の灯具ユニット」および「第２の灯具ユニット」は、その光源として半導体発光素子を有するものであれば、その具体的な灯具構成や配設個数等は特に限定されるものではない。
【００１３】
上記「第２の灯具ユニット」の光源を構成する半導体発光素子は、複数の発光チップが実装されたものであれば、発光チップの実装個数やその配列等は特に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る車両用前照灯は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えてなり、これら複数の灯具ユニットとして、単一の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第１の灯具ユニットと、複数の発光チップが実装された半導体発光素子からなる光源を有する第２の灯具ユニットとが用いられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１５】
すなわち、第１の灯具ユニットの光源は単一の発光チップが実装された半導体発光素子からなっているので、この灯具ユニットからの光照射により小さい配光パターンを形成することが可能となる。一方、第２の灯具ユニットの光源は複数の発光チップが実装された半導体発光素子からなり、その発光面積は大きいものとなるので、この灯具ユニットからの光照射により大きくて明るい配光パターンを形成することが可能となる。
【００１６】
したがって、第２の灯具ユニットを積極的に用いることにより灯具ユニットの個数をあまり増やすことなく所要の明るさを確保することができ、また、第１の灯具ユニットを適宜用いることにより、スポット的な配光パターンを所定位置に所定形状で形成することが容易に可能となる。そしてこれにより、これら配光パターンの合成配光パターンとして形成される車両用前照灯の配光パターンを、所望する光度分布となるようにきめ細かく制御することが可能となる。
【００１７】
このように本願発明によれば、所定の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、その光源として半導体発光素子を用いた場合においても、配光パターンの光度分布をきめ細かく制御することができる。しかも、これを灯具ユニットの使用個数をできるだけ少なくした上で実現することができる。
【００１８】
また本願発明に係る車両用前照灯は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットを備えた構成となっているので、各灯具ユニットの小型化を図ることが可能となり、これにより車両用前照灯の形状自由度を高めるとともにそのコンパクト化を図ることが可能となる。
【００１９】
上記構成において、第１の灯具ユニットを、配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うように構成するとともに、第２の灯具ユニットを、配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行うように構成すれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２０】
すなわち、一般に車両用前照灯はハイビーム用配光パターンあるいはロービーム用配光パターンを形成するための光照射を行うように構成されているが、いずれの配光パターンを形成するための光照射を行う場合においても、車両前方路面の遠方領域の視認性を高めるため、配光パターンの略中心位置に高光度領域であるホットゾーンを形成するようになっている。このホットゾーンはできるだけ明るい方が好ましいが、複数の発光チップが実装された発光ダイオードを光源とする灯具ユニットからの光照射によりホットゾーンを形成しようとすると、ホットゾーンはかなり大きなものとなってしまう。ホットゾーンが大きくなること自体は好ましいのであるが、その上下幅があまり大きくなると、車両前方路面における遠方領域の手前側の領域が極端に明るくなってしまい、これにより遠方領域の視認性がかえって低下してしまうおそれがある。
【００２１】
そこで、第１の灯具ユニットを、配光パターンのホットゾーンを形成するための光照射を行うように構成するとともに、第２の灯具ユニットを、配光パターンの拡散領域を形成するための光照射を行うように構成すれば、配光パターンに所要の明るさを確保した上で、ホットゾーンの上下幅が必要以上に大きくならないようにすることができ、これにより車両前方路面の遠方領域の視認性を十分に確保することができる。
【００２２】
上記構成において、配光パターンがロービーム用配光パターンである場合には、グレアの原因となる上方光を発生させないようにしつつホットゾーンを形成する必要があるので、小さい配光パターンを形成可能な第１の灯具ユニットをホットゾーン形成用として用いることが特に効果的である。また、配光パターンがロービーム用配光パターンである場合には、第１の灯具ユニットからの光照射により、例えば頭上標識照射用の配光パターン等のような他のスポット的な配光パターンを形成するように構成することも可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯１０を示す正面図である。
【００２５】
この車両用前照灯１０は、ロービーム用の前照灯であって、素通し状の透光カバー１２とランプボディ１４とで形成される灯室内に、７個の灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが上下３段で収容された構成となっている。本実施形態においては、これら複数の灯具ユニットのうち、灯具ユニット２０Ａが「第１の灯具ユニット」を構成しており、残りの灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが「第２の灯具ユニット」を構成している。
【００２６】
図２は、この車両用前照灯１０から前方へ照射される光により灯具前方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るロービーム用配光パターンＰＬを透視的に示す図である。
【００２７】
このロービーム用配光パターンＰＬは、その上端縁に水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有する左配光パターンであって、両カットオフラインの交点であるエルボ点Ｅの位置は、灯具正面方向の消点であるＨ−Ｖの０．５〜０．６°程度下方の位置に設定されている。そして、このロービーム用配光パターンＰＬにおいては、エルボ点Ｅを囲むようにして高光度領域であるホットゾーンＨＺが形成されている。
【００２８】
このロービーム用配光パターンＰＬは、ホットゾーン形成用パターンＰａと、カットオフライン形成用パターンＰｂと、中拡散パターンＰｃと、広拡散パターンＰｄとの合成配光パターンとして形成されるようになっている。
【００２９】
ホットゾーン形成用パターンＰａは、ホットゾーンＨＺを形成するための比較的小さい配光パターンであって、下段に配置された２つの灯具ユニット２０Ａからの光照射により形成されるようになっている。
【００３０】
カットオフライン形成用パターンＰｂは、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を形成するための配光パターンであって、ホットゾーン形成用パターンＰａよりも大きい配光パターンとして形成されている。このカットオフライン形成用パターンＰｂは、中段に配置された２つの灯具ユニット２０Ｂにより形成されるようになっている。
【００３１】
中拡散パターンＰｃおよび広拡散パターンＰｄは、ロービーム用配光パターンＰＬに十分な拡散を持たせるための配光パターンであって、中拡散パターンＰｃはカットオフライン形成用パターンＰｂよりもある程度大きい配光パターンとして形成されており、広拡散パターンＰｄは中拡散パターンＰｃよりもさらに大きい配光パターンとして形成されている。そしてこれによりロービーム用配光パターンＰＬの光度分布を、その周縁部へ向けて徐々に光度が減少するものとなるようにしている。中拡散パターンＰｃは、上段の両側に配置された２つの灯具ユニット２０Ｃにより形成されるようになっており、広拡散パターンＰｄは、上段の中央に配置された１つの灯具ユニット２０Ｄにより形成されるようになっている。
【００３２】
これら各灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、いずれも発光ダイオード（これについては後述する）を光源として有する光源ユニット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄと、その前方側に設けられた投影レンズ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄとからなるプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、その光軸Ａｘがいずれも車両前後方向に延びるようにして配置されている。その際、各光軸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。
【００３３】
投影レンズ２４Ａ、２４Ｂは、灯具正面視において横長小判形に形成されており、投影レンズ２４Ｃ、２４Ｄは、灯具正面視において円形に形成されている。そして、上記灯室内には、これら投影レンズ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを囲むように形成されたインナパネル１６が設けられている。
【００３４】
以下、各灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの具体的構成について説明する。
【００３５】
まず、灯具ユニット２０Ａの構成について説明する。
【００３６】
図３は、灯具ユニット２０Ａを単品で示す側断面図であり、図４は、その平断面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、灯具ユニット２０Ａの光源ユニット２２Ａは、光源としての発光ダイオード３２と、リフレクタ３４と、光制御部材３６とを備えてなっている。
【００３８】
発光ダイオード３２は、１ｍｍ四方程度の大きさの単一の発光チップ３２ａを有する白色発光ダイオードであって、基板３８に支持された状態で光軸Ａｘ上において鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置されている。
【００３９】
リフレクタ３４は、発光ダイオード３２の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該発光ダイオード３２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３４ａを有している。この反射面３４ａは、発光ダイオード３２から該反射面３４ａまでの鉛直方向の距離が１０ｍｍ程度となるように形成されている。
【００４０】
この反射面３４ａ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３４ａ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。ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側頂点は同一位置に設定されている。発光ダイオード３２は、この反射面３４ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点Ｆ１に配置されている。そしてこれにより、反射面３４ａは、発光ダイオード３２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Ｆ２に略収束させるようになっている。
【００４１】
灯具ユニット２０Ａの投影レンズ２４Ａ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おり、その上下両側に面取りが施されている。この投影レンズ２４Ａは、その後方側焦点Ｆ３をリフレクタ３４の反射面３４ａの第２焦点Ｆ２に対して僅かに後方に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されており、これにより後方側焦点Ｆ３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。
【００４２】
光制御部材３６は、リフレクタ３４の下方に設けられた板状部材であって、灯具正面視において略へ字状に形成されており、その上面には反射面処理が施された光制御面３６ａが形成されている。そして、この光制御部材３６は、その光制御面３６ａにおいて反射面３４ａからの反射光の一部を上向きに反射させることにより、投影レンズ２４Ａから上向きに出射すべき光を投影レンズ２４Ａから下向きに出射する光に変換する制御を行い、これにより発光ダイオード３２からの出射光の光束利用率を高めるようになっている。
【００４３】
具体的には、この光制御面３６ａは、光軸Ａｘから左方向へ水平に延びる水平カットオフ形成面３６ａ１と、光軸Ａｘから右方向へ斜め１５°下向きに延びる斜めカットオフ形成面３６ａ２とからなり、その前端縁（すなわち光制御面３６ａと光制御部材３６の前端面３６ｂとの間の稜線）が投影レンズ２４Ａの後方側焦点Ｆ３を通るように形成されている。そして、発光ダイオード３２からの出射光のうち、リフレクタ３４の反射面３４ａで反射した光は、その一部が光制御部材３６の光制御面３６ａに入射し、その残りはそのまま投影レンズ２４Ａに入射する。その際、光制御面３６ａに入射した光は、この光制御面３６ａで上向きに反射して投影レンズ２４Ａに入射し、この投影レンズ２４Ａから下向き光として出射する。
【００４４】
なお、光制御部材３６の前端面３６ｂは、投影レンズ２４Ａ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湾曲するように形成されている。
【００４５】
光制御部材３６の後端部には基板支持部３６ｃが形成されており、この基板支持部３６ｃにおいて基板３８が光制御部材３６に固定されている。また、リフレクタ３４は、その下端周縁部において光制御部材３６に固定されている。そして、光源ユニット２２Ａは、投影レンズ２４Ａと共に図示しないブラケットを介してランプボディ１４に固定されている。
【００４６】
図５は、灯具ユニット２０Ａから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成されるホットゾーン形成用パターンＰａを、灯具ユニット２０Ａと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００４７】
図示のように、ホットゾーン形成用パターンＰａは、水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の下側においてエルボ点Ｅを囲むように形成されており、これにより車両前方路面における遠方領域の視認性を確保するようになっている。
【００４８】
このホットゾーン形成用パターンＰａは、灯具ユニット２０Ａの光源が単一の発光チップ３２ａを有する発光ダイオード３２からなっていることから、比較的小さい配光パターンとして形成されており、これにより車両前方路面における遠方領域の手前側の領域が極端に明るくなって遠方領域の視認性が低下してしまうのを防止するようになっている。
【００４９】
本実施形態における灯具ユニット２０Ａは、その光制御部材３６の光制御面３６ａが、水平カットオフ形成面３６ａ１および斜めカットオフ形成面３６ａ２を有しているので、その前端縁形状の反転像として水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の一部が形成されることとなるが、このように構成することにより、ホットゾーン形成用パターンＰａの中心位置をエルボ点Ｅに近づけて遠方領域の視認性を一層高めるようになっている。
【００５０】
ところで、一般に、発光ダイオードから出射される光の配光曲線は、該発光ダイオードの正面方向が最大光度で正面方向からの角度が大きくなるに従って光度が減少する光度分布を有しているが、本実施形態においては、発光ダイオード３２を鉛直方向上方に対して光軸Ａｘ回りに右方向へ１５°回転した方向へ向けて配置することにより、ホットゾーン形成用パターンＰａにおける斜めカットオフラインＣＬ２の下方領域、すなわち図５において破線で示す領域Ａを明るく照射するようにし、これにより左配光のロービーム用配光パターンＰＬを一層遠方視認性に優れたものとするようになっている。
【００５１】
本実施形態においては、灯具ユニット２０Ａが２個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおけるホットゾーン形成用パターンＰａは、図５に示すホットゾーン形成用パターンＰａを２重に重畳させたものとなる。
【００５２】
次に、灯具ユニット２０Ｂの構成について説明する。
【００５３】
この灯具ユニット２０Ｂは、その光源以外の構成は灯具ユニット２０Ａと全く同様である。
【００５４】
この灯具ユニット２０Ｂの光源は、複数の発光チップが実装された発光ダイオード４２からなっている。具体的には、この発光ダイオード４２は、図６（ｂ）に示すように、１ｍｍ四方程度の大きさの４個の発光チップ４２ａが田の字形に配列された白色発光ダイオードからなっている。このため、この発光ダイオード４２は、単一の発光チップ３２ａが実装された灯具ユニット２０Ａの発光ダイオード３２に比して約４倍の光源光束を有するものとなっている。
【００５５】
ただし、同図（ａ）に示すように、発光ダイオード３２においては、単一の発光チップ３２ａの大きさ（すなわち１ｍｍ四方程度の大きさ）が発光部としての大きさとなるのに対し、発光ダイオード４２においては、４個の発光チップ４２ａの大きさ（すなわち全体の輪郭として３ｍｍ四方程度の大きさ）が発光部としての大きさとなるので、発光部はかなり大きなものとなる。
【００５６】
したがって、灯具ユニット２０Ｂからの光照射により形成されるカットオフライン形成用パターンＰｂは、図５に２点鎖線で示すように、ホットゾーン形成用パターンＰａを略相似的に拡大させたような形状となる。その際、灯具ユニット２０Ｂから照射されるビームの光束は、灯具ユニット２０Ａから照射されるビームの約４倍となるので、カットオフライン形成用パターンＰｂは十分明るいものとなり、これにより明瞭な水平および斜めカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２が形成される。
【００５７】
本実施形態においては、灯具ユニット２０Ｂが２個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおけるカットオフライン形成用パターンＰｂは、図５に示すカットオフライン形成用パターンＰｂを２重に重畳させたものとなる。
【００５８】
次に、灯具ユニット２０Ｃの構成について説明する。
【００５９】
図７は、灯具ユニット２０Ｃを単品で示す側断面図であり、図８は、その平断面図である。
【００６０】
これらの図に示すように、灯具ユニット２０Ｃの光源ユニット２２Ｃは、光源としての発光ダイオード５２と、リフレクタ５４と、光制御部材５６とを備えてなっている。
【００６１】
発光ダイオード５２は、灯具ユニット２０Ｂの発光ダイオード４２と同様、１ｍｍ四方程度の大きさの４個の発光チップ４２ａが田の字形に配列された白色発光ダイオードからなっている。ただし、この発光ダイオード５２は、基板５８に支持された状態で光軸Ａｘ上において鉛直方向上方へ向けて配置されている。
【００６２】
リフレクタ５４は、発光ダイオード５２の上方側に設けられた略ドーム状の部材であって、該発光ダイオード５２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５４ａを有している。この反射面５４ａは、発光ダイオード５２から該反射面５４ａまでの鉛直方向の距離が１０ｍｍ程度となるように形成されている。
【００６３】
この反射面５４ａ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５４ａ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。ただし、これら各断面を形成する楕円の後方側頂点は同一位置に設定されている。発光ダイオード５２は、この反射面５４ａの鉛直断面を形成する楕円の第１焦点Ｆ１に配置されている。そしてこれにより、反射面５４ａは、発光ダイオード５２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Ｆ２に略収束させるようになっている。
【００６４】
灯具ユニット２０Ｃの投影レンズ２４Ｃ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２４Ｃは、その後方側焦点Ｆ３をリフレクタ５４の反射面５４ａの第２焦点Ｆ２に対してある程度後方に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されており、これにより後方側焦点Ｆ３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。
【００６５】
光制御部材５６は、リフレクタ５４の下方に設けられた板状部材であって、灯具正面視において一文字状に形成されており、その上面には反射面処理が施された光制御面５６ａが形成されている。そして、この光制御部材５６は、その光制御面５６ａにおいて反射面５４ａからの反射光の一部を上向きに反射させることにより、投影レンズ２４Ｃから上向きに出射すべき光を投影レンズ２４Ｃから下向きに出射する光に変換する制御を行い、これにより発光ダイオード５２からの出射光の光束利用率を高めるようになっている。
【００６６】
すなわち、発光ダイオード５２からの出射光のうち、リフレクタ５４の反射面５４ａで反射した光は、その一部が光制御部材５６の光制御面５６ａに入射し、その残りはそのまま投影レンズ２４Ｃに入射する。その際、光制御面５６ａに入射した光は、この光制御面５６ａで上向きに反射して投影レンズ２４Ｃに入射し、この投影レンズ２４Ｃから下向き光として出射する。
【００６７】
なお、光制御部材５６の前端面５６ｂは、投影レンズ２４Ｃ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湾曲するように形成されている。
【００６８】
光制御部材５６の後端部には基板支持部５６ｃが形成されており、この基板支持部５６ｃにおいて基板５８が光制御部材５６に固定されている。また、リフレクタ５４は、その下端周縁部において光制御部材５６に固定されている。そして、光源ユニット２２Ｃは、投影レンズ２４Ｃと共に図示しないブラケットを介してランプボディ１４に固定されている。
【００６９】
図９は、灯具ユニット２０Ｃから前方へ照射される光により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される中拡散パターンＰｃを、灯具ユニット２０Ｃと共にその背面側から透視的に示す図である。
【００７０】
図示のように、この中拡散パターンＰｃは、Ｈ−Ｖを通る鉛直線であるＶ−Ｖ線に対して左右両側に大きく広がるように形成されており、これにより車両前方路面を広範囲にわたって照射するようになっている。その際、灯具ユニット２０Ｃの発光ダイオード５２は４個の発光チップ５２ａを有しているので、中拡散パターンＰｃは十分に明るいものとなる。また、この中拡散パターンＰｃの上端縁は、光制御部材５６の光制御面５６ａの前端縁形状の反転像として水平カットオフラインＣＬ１と同じ高さで水平に延びるように形成されるので、左右両側の遠方視認性が高いものとなる。
【００７１】
本実施形態においては、灯具ユニット２０Ｃが２個設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおける中拡散パターンＰｃは、図９に示す中拡散パターンＰｃを２重に重畳させたものとなる。
【００７２】
次に、灯具ユニット２０Ｄの構成について説明する。
【００７３】
この灯具ユニット２０Ｄは、灯具ユニット２０Ｃと略同様の構成であるが、その光源ユニット２２Ｄの大きさが灯具ユニット２０Ｃと異なっている。
【００７４】
すなわち、この灯具ユニット２０Ｄは、図１０に示すように、灯具ユニット２０Ｃの投影レンズ２４Ｃと同様の投影レンズ２４Ｄを備えており、また、その光源ユニット２２Ｄは、発光ダイオード６２と、リフレクタ６４と、光制御部材６６とを備えている。ただし、この光源ユニット２２Ｄは、リフレクタ６４および光制御部材６６が投影レンズ２４Ｄの後方側焦点Ｆ３の位置を基準にして、灯具ユニット２０Ｃの光源ユニット２２Ｃにおけるリフレクタ５４および光制御部材５６を相似的にやや大きくした形状となっている。具体的には、リフレクタ６４の反射面６４ａは、発光ダイオード６２から該反射面６４ａまでの鉛直方向の距離が１４ｍｍ程度となるように形成されている。
【００７５】
発光ダイオード６２は、灯具ユニット２０Ｃの発光ダイオード５２と同様、１ｍｍ四方程度の大きさの４個の発光チップ６２ａが田の字形に配列された白色発光ダイオードからなっている。
【００７６】
この灯具ユニット２０Ｄは、その光源ユニット２２Ｄの大きさが灯具ユニット２０Ｃの光源ユニット２２Ｃよりも大きいので、図９に２点鎖線で示すように、灯具ユニット２０Ｄからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される広拡散パターンＰｄは、中拡散パターンＰｃを略相似的に拡大させたような形状となる。その際、灯具ユニット２０Ｄから照射されるビームの光束は、灯具ユニット２０Ｃから照射されるビームと同じ量であるので、広拡散パターンＰｄは中拡散パターンＰｃよりもやや光度が低いものとなる。
【００７７】
本実施形態においては、灯具ユニット２０Ｄが１個だけ設けられているので、図２に示すロービーム用配光パターンＰＬにおける広拡散パターンＰｄは、図９に示す広拡散パターンＰｄと同じものとなる。
【００７８】
以上詳述したように、本実施形態に係る車両用前照灯１０は、複数の灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄからの光照射により所定の配光パターンを形成するように構成されているが、これら複数の灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとして、単一の発光チップ３２ａが実装された発光ダイオード３２からなる光源を有する灯具ユニット２０Ａと、複数の発光チップ４２ａ、５２ａ、６２ａが実装された発光ダイオード４２、５２、６２からなる光源を有する灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとが用いられているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００７９】
すなわち、灯具ユニット２０Ａの光源は単一の発光チップ３２ａが実装された発光ダイオード３２からなっているので、この灯具ユニット２０Ａからの光照射により小さい配光パターンを形成することが可能となる。一方、灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの光源は複数の発光チップ４２ａ、５２ａ、６２ａが実装された発光ダイオード４２、５２、６２からなり、その発光面積は大きいものとなるので、これら灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄからの光照射により大きくて明るい配光パターンを形成することが可能となる。
【００８０】
したがって、灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを積極的に用いることにより灯具ユニットの個数をあまり増やすことなく所要の明るさを確保することができ、また、灯具ユニット２０Ａを適宜用いることにより、スポット的な配光パターンを所定位置に所定形状で形成することが容易に可能となる。そしてこれにより、これら配光パターンの合成配光パターンとして形成される車両用前照灯１０のロービーム用配光パターンＰＬを、所望する光度分布となるようにきめ細かく制御することが可能となる。
【００８１】
本実施形態においては、灯具ユニット２０Ａが、ロービーム用配光パターンＰＬのホットゾーンＨＺを形成するための光照射を行うように構成されており、灯具ユニット２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが、ロービーム用配光パターンＰＬの拡散領域を形成するための光照射を行うように構成されているので、ロービーム用配光パターンＰＬに所要の明るさを確保した上で、ホットゾーンＨＺの上下幅が必要以上に大きくならないようにすることができ、これにより車両前方路面の遠方領域の視認性を十分に確保することができる。
【００８２】
特に本実施形態に係る車両用前照灯１０のように、ロービーム用の前照灯である場合には、グレアの原因となる上方光を発生させないようにしつつホットゾーンＨＺを形成する必要があるので、小さい配光パターンを形成可能な灯具ユニット２０Ａをホットゾーン形成用として用いることが特に効果的である。
【００８３】
なお、本実施形態に係る車両用前照灯１０においては、７個の灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを備えた構成となっており、そのうち、単一の発光チップ３２ａが実装された発光ダイオード３２を光源とする灯具ユニット２０Ａは２個設けられているものとして説明したが、灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの全体の個数および灯具ユニット２０Ａの個数は、適宜変更してよいことはもちろんである。
【００８４】
また本実施形態においては、発光ダイオード４２、５２、６２に実装された発光チップ４２ａ、５２ａ、６２ａが４個であるものとして説明したが、このようにする代わりに、２個、３個あるいは５個以上実装された構成としてもよい。その際、これら複数の発光チップの配列についても、本実施形態のように田の字形に配列する代わりに、一直線状、円弧状あるいは円環状等に配列するようにしてもよい。
【００８５】
さらに本実施形態においては、各灯具ユニット２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが、プロジェクタ型の灯具ユニットであるものとして説明したが、これ以外の種類の灯具ユニットを用いることももちろん可能である。
【００８６】
例えば、第１の灯具ユニットとして、灯具ユニット２０Ａに代えて、図１１に示すような直射型の灯具ユニット７０Ａを用いることが可能である。
【００８７】
この灯具ユニット７０Ａは、光源ユニット７２Ａと、その前方側に設けられた集光レンズ７４Ａとからなっている。
【００８８】
光源ユニット７２Ａは、光源としての発光ダイオード７６と、シェード７８とを備えてなっている。
【００８９】
発光ダイオード７６は、灯具ユニット２０Ａの発光ダイオード３２と同様の構成であって、その発光チップ７６ａを光軸Ａｘ上において灯具前方へ向けるように配置した状態で、基板８２を介して支持部材８０に固定されている。シェード７８は、発光ダイオード７６の前方近傍において光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる板状部材であって、その上端縁７８ａが光軸Ａｘを水平方向に通るようにして支持部材８０に固定されている。
【００９０】
集光レンズ７４Ａ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。この集光レンズ７４Ａは、その後方側焦点Ｆ４をシェード７８の上端縁７８ａと光軸Ａｘとの交点に位置させるようにして光軸Ａｘ上に配置されている。
【００９１】
そして、この灯具ユニット７０Ａにおいては、発光ダイオード７６からの出射光を集光レンズ７４Ａによって僅かに光軸Ａｘ寄りに収束する略平行光にして前方へ反転照射するとともに、発光ダイオード７６からの出射光のうち光軸Ａｘよりも下方へ向かう光をシェード７８により遮蔽して灯具前方へ上方光が照射されないようにしている。
【００９２】
このような直射型の灯具ユニット７０Ａは、スポット的な配光パターンを形成するのに適しているので、この灯具ユニット７０Ａを上記灯具ユニット２０Ａに代えて用いるようにすれば、小さいホットゾーンを形成することが一層容易に可能となる。
【００９３】
ところで本実施形態においては、単一の発光チップ３２ａが実装された発光ダイオード３２を有する灯具ユニット２０Ａからの光照射により、ホットゾーンＨＺを形成する構成となっているが、これ以外にも、例えば頭上標識照射用の配光パターン等のような他のスポット的な配光パターンを形成する構成とすることも可能である。
【００９４】
また本実施形態においては、車両用前照灯１０がロービーム用の前照灯である場合について説明したが、ハイビーム用の前照灯である場合においても、単一の発光チップが実装された発光ダイオードを光源とする灯具ユニットと複数の発光チップが実装された発光ダイオードを光源とする灯具ユニットとを適宜組み合わせてハイビーム用の光照射を行うように構成すれば、中心部から周縁部へ向けて徐々に光度が減少する光度分布を有するハイビーム用配光パターンを形成することが可能である。
【００９５】
すなわち、例えば、図１２に示すように、中心部から周縁部へ向けて、ホットゾーンＨＺ、中拡散領域Ｚｍ、広拡散領域Ｚｗの順に光度が減少する光度分布を有するハイビーム用配光パターンＰＨを形成することができる。その際、ホットゾーンＨＺは、単一の発光チップが実装された発光ダイオードを光源とする灯具ユニットからの光照射により形成し、中拡散領域Ｚｍおよび広拡散領域Ｚｗは、複数の発光チップが実装された発光ダイオードを光源とする灯具ユニットで形成するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係る車両用前照灯を示す正面図
【図２】上記車両用前照灯からの光照射により灯具前方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るロービーム用配光パターンを透視的に示す図
【図３】上記車両用前照灯における第１の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図４】上記第１の灯具ユニットを示す平断面図
【図５】上記第１の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図６】上記第１の灯具ユニットの発光ダイオードを示す平面図（ａ）および上記車両用前照灯の第２の灯具ユニットの発光ダイオードを示す平面図（ｂ）
【図７】上記車両用前照灯における他の第２の灯具ユニットを単品で示す側断面図
【図８】上記他の第２の灯具ユニットを示す平断面図
【図９】上記他の第２の灯具ユニットからの光照射により上記仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを、該灯具ユニットと共にその背面側から透視的に示す図
【図１０】上記車両用前照灯におけるさらに他の第２の灯具ユニットを単品で示す平断面図
【図１１】上記第１の灯具ユニットの変形例を示す、図３と同様の図
【図１２】上記車両用前照灯をハイビーム用の前照灯として構成した場合において、該車両用前照灯からの光照射により上記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透視的に示す図
【符号の説明】
１０　車両用前照灯
１２　透光カバー
１４　ランプボディ
１６　インナパネル
２０Ａ、７０Ａ　第１の灯具ユニット
２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ　第２の灯具ユニット
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、７２Ａ　光源ユニット
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ　投影レンズ
３２、７６　単一の発光チップが実装された半導体発光素子としての発光ダイオード
３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ、７６ａ　発光チップ
３４、５４、６４　リフレクタ
３４ａ、５４ａ、６４ａ　反射面
３６、５６、６６　光制御部材
３６ａ、５６ａ、６６ａ　光制御面
３６ａ１　水平カットオフ形成面
３６ａ２　斜めカットオフ形成面
３６ｂ、５６ｂ、６６ｂ　前端面
３６ｃ、５６ｃ　基板支持部
３８、５８、８２　基板
４２、５２、６２　複数の発光チップが実装された半導体発光素子としての発光ダイオード
７４Ａ　集光レンズ
７８　シェード
７８ａ　上端縁
８０　支持部材
Ａｘ　光軸
ＣＬ１　水平カットオフライン
ＣＬ２　斜めカットオフライン
Ｅ　エルボ点
Ｆ１　第１焦点
Ｆ２　第２焦点
Ｆ３、Ｆ４　後方側焦点
ＰＨ　ハイビーム用配光パターン
ＰＬ　ロービーム用配光パターン
Ｐａ　ホットゾーン形成用パターン
Ｐｂ　カットオフライン形成用パターン
Ｐｃ　中拡散パターン
Ｐｄ　広拡散パターン
Ｚｍ　中拡散領域
Ｚｗ　広拡散領域
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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