(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源として半導体型光源を使用する車両用灯具において、
開口と閉塞部とを有し、前記閉塞部の凹内面には双曲面もしくは双曲面を基本とする反射面が設けられているリフレクタと、
発光部が前記反射面の内側の第１焦点もしくはその近傍に位置する前記半導体型光源と、
前記リフレクタの前記開口の縁部に保持されていて、前記半導体型光源からの光であって前記反射面で反射した反射光を外部に照射する投影レンズと、
を備え、
前記リフレクタおよび前記半導体型光源は、前記投影レンズと前記投影レンズの焦点との間に配置されており、
前記反射面の外側の第２焦点は、前記投影レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、
前記半導体型光源と前記反射面とは、ペアをなし、複数ペアを備え、
前記複数個の反射面は、前記投影レンズの口径内にほぼ収まるように配置されており、
前記複数個の反射面の光軸は、共通の前記第２焦点を中心として、前記投影レンズの光軸に対して傾斜しており、
前記複数個の半導体型光源は、相互に近くに配置されている、
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記リフレクタのうち前記複数個の半導体型光源と近い箇所には、ヒートシンクが設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源としてたとえばＬＥＤなどの半導体型光源を使用する車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができる車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。以下、この車両用灯具について説明する。従来の車両用灯具は、光源としてのＬＥＤの光をリフレクタで反射させた後、凸レンズを介して前方へ出射させるものである。前記リフレクタは、楕円を基本とする反射面を有する。前記ＬＥＤは、前記反射面の第１焦点もしくはその近傍に位置する。前記反射面の第２焦点は、前記凸レンズの焦点もしくはその近傍に位置する。前記反射面の光軸と前記凸レンズの光軸とは、一致もしくはほぼ一致して、ほぼ水平をなす。そして、前記ＬＥＤおよび前記リフレクタおよび前記凸レンズは、ほぼ水平方向に配置されている。
【０００３】
ところが、従来の車両用灯具は、リフレクタおよびＬＥＤが凸レンズの焦点より外側すなわち投影レンズと反対側に位置するので、水平方向の奥行き寸法が大きくなる。このために、従来の車両用灯具は、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０８５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする問題点は、従来の車両用灯具では、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができないという点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明（請求項１にかかる発明）は、開口と閉塞部とを有し、その閉塞部の凹内面には双曲面もしくは双曲面を基本とする反射面が設けられているリフレクタと、発光部が反射面の内側の第１焦点もしくはその近傍に位置する半導体型光源と、リフレクタの開口の縁部に保持されていて、半導体型光源からの光であって反射面で反射した反射光を外部に照射する投影レンズと、を備え、リフレクタおよび半導体型光源が投影レンズとその投影レンズの焦点との間に配置されており、反射面の外側の第２焦点が投影レンズの焦点もしくはその近傍に位置し、半導体型光源と反射面とがペアをなしていて複数ペアを備え、複数個の反射面が投影レンズの口径内にほぼ収まるように配置されており、複数個の反射面の光軸が共通の第２焦点を中心として投影レンズの光軸に対して傾斜しており、複数個の半導体型光源が相互に近くに配置されている、ことを特徴とする。
【０００８】
さらに、この発明（請求項２にかかる発明）は、リフレクタのうち複数個の半導体型光源と近い箇所にヒートシンクを設ける、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、リフレクタおよび半導体型光源が投影レンズとその投影レンズの焦点との間に配置されているので、投影レンズの光軸方向、すなわち、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができ、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、双曲面もしくは双曲面を基本とする反射面の内側の第１焦点もしくはその近傍に半導体型光源の発光部が位置し、一方、反射面の外側の第２焦点が投影レンズの焦点もしくはその近傍に位置する。このために、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源からの光であって反射面で反射した反射光の光路が、投影レンズの焦点から発散（放射）された光とほぼ同様の光路となる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、投影レンズからの照射光として、楕円もしくは楕円を基本とする反射面を使用するプロジェクタタイプの車両用灯具の投影レンズからの照射光とほぼ同様の照射光が得られる。
【００１０】
また、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源と反射面とがペアをなしていて複数ペアを備えるものであるから、投影レンズから照射される光の光量を上げることができる。しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、半導体型光源と反射面とからなるペアごとによる配光パターンを形成することができるので、複数ペアの半導体型光源の点灯消灯を適宜に制御することにより、配光パターンを簡単に配光制御することができる。さらに、この発明（請求項１にかかる発明）の車両用灯具は、前記の課題を解決するための手段により、複数個のリフレクタおよび複数個の半導体型光源が投影レンズの口径内に収納されるので、投影レンズの口径方向の寸法をも小さくすることができる。
【００１１】
その上、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、複数個の半導体型光源が相互に近くに配置されているので、複数個の半導体型光源にそれぞれ設けるヒートシンクを１個のヒートシンクに共有させることができる。この結果、この発明（請求項２にかかる発明）の車両用灯具は、ヒートシンクを設けた場合であっても、コンパクト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施例の２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この明細書中「前、後、上、下、左、右」は、車両用灯具を車両に装備した際の車両の「前、後、上、下、左、右」である。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図４は、この発明にかかる車両用灯具の実施例１を示す。以下、この実施例１にかかる車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯について説明する。図において、符号１は、この実施例１にかかる車両用灯具である。前記車両用灯具１は、図に示すように、ユニット構造をなす。前記車両用灯具１は、リフレクタ２と、複数個この例では２個の半導体型光源３と、投影レンズ（凸レンズ、集光レンズ）４と、ヒートシンク５と、図示しない自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）と、から構成されている。
【００１４】
前記リフレクタ２および前記半導体型光源３および前記投影レンズ４および前記ヒートシンク５は、ランプユニットを構成する。前記のランプユニットは、自動車用前照灯のランプハウジングおよびランプレンズにより区画されている灯室内に、たとえば光軸調整機構を介して配置されている。
【００１５】
前記リフレクタ２は、光不透過性の樹脂部材などから構成されており、ケーシングやハウジングやホルダなどの保持部材と兼用である。前記リフレクタ２は、図３に示すように、正面視円形をなす。また、前記リフレクタ２は、前側の部分が円形に開口し、上下左右側の部分および後側の部分が閉塞している。前記リフレクタ２の後側の閉塞部の凹内面には、アルミ蒸着もしくは銀塗装などが施されていて２個の反射面６１、６２が上下に設けられている。
【００１６】
前記２個の反射面６１、６２は、双曲面または双曲面を基本とする反射面、たとえば、回転双曲面または回転双曲面を基本とした自由曲面（ＮＵＲＢＳ曲面）などの反射面からなる。このために、前記２個の反射面６１、６２は、内側の第１焦点Ｆ１１、Ｆ１２と、外側の第２焦点Ｆ２と、光軸Ｚ１１−Ｚ１１、Ｚ１２−Ｚ１２と、をそれぞれ有する。
【００１７】
前記２個の半導体型光源３は、たとえば、ＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源（この実施例１ではＬＥＤ）を使用する。前記３個の半導体型光源３は、基板（図示せず）と、前記基板の一面に固定された微小な矩形形状（正方形形状）の光源チップ（半導体チップ）の発光部（図示せず）と、前記発光部を覆う光透過部材と、から構成されている。
【００１８】
また、前記リフレクタ２の後側の閉塞部の凹内面の中央、すなわち、前記上下２個の反射面６１、６２の間には、板形状の取付部７が前後左右に水平に設けられている。前記２個の半導体型光源３は、前記基板を介して前記取付部７の上下面にそれぞれ取り付けられている。前記２個の半導体型光源３は、相互に近くに配置されている。前記２個の半導体型光源３の前記発光部は、前記２個の反射面６１、６２の前記第１焦点Ｆ１１、Ｆ１２もしくはその近傍に位置する。
【００１９】
前記２個の半導体型光源３と前記２個の反射面６１、６２とは、それぞれペアをなし、かつ、複数個の例では２個のペアをなすものである。
【００２０】
前記投影レンズ４は、前記リフレクタ２の前側の円形開口の縁部に保持されている。前記投影レンズ４は、非球面レンズの凸レンズである。前記投影レンズ４の前方側（外部側）は、凸非球面をなし、一方、前記投影レンズ４の後方側（内部側）は、平非球面をなすものである。なお、前記投影レンズとしては、前方側を曲率が大きい（曲率半径が小さい）凸非球面とし、一方、後方側を曲率が小さい（曲率半径が大きい）凸非球面としてもよい。この場合、前記投影レンズ４の焦点距離が小さくなるので、その分、前記投影レンズ４のほぼ水平な光軸Ｚ−Ｚ方向の寸法がコンパクトとなる。
【００２１】
前記投影レンズ４は、ほぼ水平な光軸Ｚ−Ｚと、前記投影レンズ４からフロントフォーカス（前側焦点距離）の位置に位置する前側焦点、すなわち、焦点Ｆ（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）と、を有する。前記投影レンズ４は、前記半導体型光源３からの光Ｌ１であって前記反射面６１、６２で反射した反射光Ｌ２を外部に照射するものである。なお、前記半導体型光源３からの光Ｌ１は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ４として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ４は、この例ではアクリルを使用する。
【００２２】
前記ヒートシンク５は、前記リフレクタ２のうち前記２個の半導体型光源３と近い箇所、すなわち、前記リフレクタ２の後側の閉塞部の凸外面の中央に設けられている。前記ヒートシンク５は、図４に示すように、適宜間隔を開けた垂直方向の複数枚のフィンからなるものである。
【００２３】
前記リフレクタ２および前記２個の半導体型光源３は、前記投影レンズ４と前記投影レンズ４の焦点Ｆとの間に配置されている。前記２個の反射面６１、６２の外側の第２焦点Ｆ２は、それぞれ前記投影レンズ４の焦点Ｆもしくはその近傍に位置する。前記２個の反射面６１、６２は、前記投影レンズ４の口径内にほぼ収まるように配置されている。前記２個の反射面６１、６２の光軸Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２は、共通の前記第２焦点Ｆ２を中心として、前記投影レンズ４の光軸Ｚ−Ｚに対して上下に傾斜している。
【００２４】
以下、前記上下２個の反射面６１、６２の形成について図２を参照して説明する。まず、軸が投影レンズ４の光軸Ｚ−Ｚと一致もしくはほぼ一致し、また、外側の焦点Ｆ２が投影レンズ４の焦点Ｆにもしくはその近傍に位置し、さらに、投影レンズ４の口径内に収まるように投影レンズ４の焦点Ｆを頂点とする円錐面に内接する仮想の基本双曲面（図示せず）を求める。つぎに、その求めた仮想の基本双曲面の軸Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２を外側の焦点Ｆ２（投影レンズ４の焦点Ｆもしくはその近傍）を中心として上下に傾斜させる。それから、軸Ｚ１−Ｚ１を上に傾斜させた仮想の基本双曲面の上半分、および、軸Ｚ２−Ｚ２を下に傾斜させた仮想の基本双曲面の下半分を、前記上下２個の反射面６１、６２とする。この結果、前記上下２個の反射面６１、６２が形成されることとなる。なお、図２中の符号「８１」、「８２」は、仮想の基本双曲面が内接する前記円錐面であって、仮想の基本双曲面の軸Ｚ１−Ｚ１、Ｚ２−Ｚ２を外側の焦点Ｆ２を中心として上下に傾斜させた状態のときの前記円錐面を示す。
【００２５】
この実施例１にかかる車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００２６】
まず、車両用灯具１の２個の半導体型光源３の発光部を点灯発光させる。すると、２個の半導体型光源３の発光部から光Ｌ１が放射される。この光Ｌ１は、２個の反射面６１、６２でそれぞれ反射される。この反射光Ｌ２の光路は、図１に示すように、投影レンズ４の焦点Ｆから発散（放射）された光Ｌ３とほぼ同様の光路となる。反射光Ｌ２は、投影レンズ４に入射し、この投影レンズ４から外部（自動車の前方）に所定の配光パターンで投影されて、路面などを照明する。
【００２７】
また、半導体型光源３の発光部の点灯発光により、半導体型光源３に熱が発生すると、その熱は、ヒートシンク５に伝達され、かつ、そのヒートシンク５を介して外気(外部)に発散される。
【００２８】
この実施例１にかかる車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
【００２９】
この実施例１にかかる車両用灯具１は、リフレクタ２および２個の半導体型光源３が投影レンズ４とその投影レンズ４の焦点Ｆとの間に配置されているので、投影レンズ４の光軸方向Ｚ−Ｚ、すなわち、水平方向の奥行き寸法を小さくすることができ、水平方向の奥行き寸法を小さくするというニーズに対応することができる。
【００３０】
しかも、この実施例１にかかる車両用灯具１は、双曲面もしくは双曲面を基本とする２個の反射面６１、６２の内側の第１焦点Ｆ１１、Ｆ１２もしくはその近傍に２個の半導体型光源３の発光部がそれぞれ位置し、一方、２個の反射面６１、６２の共通する外側の第２焦点Ｆ２が投影レンズ４の焦点Ｆもしくはその近傍に位置する。このために、この実施例１にかかる車両用灯具１は、２個の半導体型光源３からの光Ｌ１であって２個の反射面６１、６２で反射した反射光Ｌ２の光路が、投影レンズ４の焦点Ｆから発散（放射）された光Ｌ３とほぼ同様の光路となる。この結果、この実施例１にかかる車両用灯具１は、投影レンズ４からの照射光Ｌ２として、楕円もしくは楕円を基本とする反射面を使用するプロジェクタタイプの車両用灯具の投影レンズからの照射光とほぼ同様の照射光が得られる。
【００３１】
また、この実施例１にかかる車両用灯具１は、半導体型光源３と反射面６１、６２とがペアをなしていて複数ペア、この例では、２個のペアを備えるものであるから、投影レンズ４から照射される光Ｌ２の光量を上げることができる。しかも、この実施例１にかかる車両用灯具１は、半導体型光源３と反射面６１、６２とからなるペアごとによる配光パターンを形成することができるので、２個の半導体型光源３の点灯消灯を適宜に制御することにより、配光パターンを簡単に配光制御することができる。たとえば、２個の半導体型光源３を点灯した場合には、走行用配光パターンが得られ、また、１個の半導体型光源３を点灯した場合には、デイタイムランニングランプ用配光パターンやドライビングランプ用配光パターンが得られる。
【００３２】
さらに、この実施例１にかかる車両用灯具１は、前記の構成および作用により、リフレクタ２および２個の半導体型光源３が投影レンズ４の口径内に収納されるので、投影レンズ４の口径方向の寸法をも小さくすることができる。その上、この実施例１にかかる車両用灯具１は、２個の半導体型光源３が相互に近くに配置されているので、２個の半導体型光源３にそれぞれ設けるヒートシンクを１個のヒートシンク５に共有させることができる。この結果、この実施例１にかかる車両用灯具１は、ヒートシンク５を設けた場合であっても、コンパクト化することができる。
【実施例２】
【００３３】
図５および図６は、この発明にかかる車両用灯具の実施例２を示す。図中、図１〜図４と同符号は、同一のものを示す。以下、この実施例２にかかる車両用灯具１００について説明する。
【００３４】
この実施例２にかかる車両用灯具１００は、半導体型光源３と反射面６３、６４、６５、６６とが４個のペアを備えるものである。すなわち、図２において、求めた仮想の基本双曲面の軸を外側の焦点Ｆ２（投影レンズ４の焦点Ｆもしくはその近傍）を中心として上下左右にそれぞれ傾斜させる。それから、軸を上に傾斜させた仮想の基本双曲面の上４分の１、および、軸を下に傾斜させた仮想の基本双曲面の４分の１、および、軸を左に傾斜させた仮想の基本双曲面の左４分の１、および、軸を右に傾斜させた仮想の基本双曲面の右４分の１を、図５に示すように、上下左右４個の反射面６３、６４、６５、６６とする。また、４個の半導体型光源３をリフレクタ２の取付部７０の上下左右の面に相互に近接させて取り付けて、４個の半導体型光源３の発光部を前記４個の反射面６３、６４，６５、６６の第１焦点（図示せず）もしくはその近傍に位置させる。
【００３５】
この実施例２にかかる車両用灯具１００は、上記のごとき構成からなるので、前記の実施例１にかかる車両用灯具１と、ほぼ同様の作用効果を達成することができる。しかも、この実施例２にかかる車両用灯具１００は、４個のペアの半導体型光源３と反射面６３、６４，６５、６６とからなるので、投影レンズ４から照射される光Ｌ２の光量をさらに上げることができる。また、４個の半導体型光源３の点灯消灯の制御により、さらに希望とする配光パターンが得られる。
【００３６】
なお、前記の実施例１、２においては、車両用灯具として自動車用前照灯について説明するものである。ところが、この発明においては、車両用灯具として自動車用前照灯以外の灯具、たとえば、リヤコンビネーションランプのテールランプやブレーキランプやテール・ブレーキランプやバックアップランプなどであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明にかかる車両用灯具の実施例１を示す垂直断面図（縦断面図）である。
【図２】同じく、複数個の反射面の形成過程を示す説明図である。
【図３】同じく、投影レンズを除いた図１におけるＩＩＩ矢視図である。
【図４】同じく、図１におけるＩＶ矢視図である。
【図５】この発明にかかる車両用灯具の実施例２を示す投影レンズを除いた図１におけるＩＩＩ矢視図と同図である。
【図６】同じく、図１におけるＩＶ矢視図と同図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両用灯具
２  リフレクタ
３  半導体型光源（ＬＥＤ）
４  投影レンズ
５  ヒートシンク
６１、６２、６３、６４、６５、６６  反射面
７、７０  取付部
８１、８２  円錐面
Ｆ  投影レンズの焦点
Ｆ１１、Ｆ１２  反射面の第１焦点
Ｆ２  反射面の第２焦点
Ｚ−Ｚ  投影レンズの光軸
Ｚ１１−Ｚ１１、Ｚ１２−Ｚ１２  反射面の光軸
Ｌ１  半導体型光源からの光
Ｌ２  反射面からの反射光
Ｌ３  投影レンズの焦点から発散（放射）された光
【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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