车辆用前照灯的灯具单元 技术领域 本发明涉及一种车辆用前照灯的投射型灯具单元,该投射型灯具单元形成上端 部具有明暗截止线的配光图案,特别涉及一种将发光二极管等发光元件作为光源的投射 型灯具单元。
背景技术
近年来,在车辆用前照灯中,为了使灯具紧凑化,而出现采用发光二极管等发 光元件作为光源的情况。
例如,图 5 示出下述专利文献的灯具单元,该灯具单元具有下述部件而构成 : 投影透镜 2,其配置在向车辆前后方向延伸的光轴 L 上 ;作为光源的发光元件 4,其位于 该投影透镜 2 的后方焦点 F 的后方侧,在光轴 L 附近朝上配置 ;反射镜 6,其配置为从该 发光元件 4 的照射方向即上方侧覆盖该发光元件 4,使该发光元件 4 的照射光朝向前方而 反射至靠近光轴 L ;以及明暗截止线形成用遮光部 8,其配置在投影透镜 2 的后方。
并且,反射镜 6 形成将发光元件 4 的发光中心作为第 1 焦点 f1、将投影透镜 2 的 后方焦点 F 作为第 2 焦点 f2 的纵剖面椭圆形状,并且,配置有遮光部 8,其遮光端面位于 投影透镜 2 的后方焦点附近,构成为,使投影透镜 2 的后方焦点面上的像作为倒像向前方 投影,形成上端部具有明暗截止线的配光图案 ( 近光用配光图案 )。
另外,在遮光部 8 上,利用将遮光端面向光轴 L 方向后方延长的延长遮光端面构 成辅助反射镜 8a,其如图 5 的虚线所示,对由反射镜 6 产生的反射光进行反射而向投影透 镜 2 引导,将发光元件 4 的发光作为灯具单元的配光而高效地进行利用。 即,通过将由 辅助反射镜 8a 产生的反射光作为配光进行利用,可以提高灯具单元的配光量。
专利文献 1 :日本特开 2003-317513 号公报 ( 段落 0025 ~ 0061,图 1 ~ 6) 发明内容 但是,在所述专利文献 1 的灯具单元中,虽然与增加由辅助反射镜 ( 延长遮光端 面 )8a 的反射光所产生的配光对应地,灯具单元的配光图案的亮度上升,但增加了下述新 问题。
即,近来开发了高亮度 LED 这样发光量较大的发光元件,以提高灯具单元的配 光量而改善识别性,但是,在采用发光量较大的发光元件作为光源时,虽然通过增加配 光图案整体的亮度而使侧方的识别性良好,但由于照明区域前方侧过亮,所以产生使远 方的识别性反而下降的问题。
由此,发明人认为,对于降低照明区域前方侧的过度的亮度,只要将朝向配光 图案下部的光进行遮光即可。 具体地说,认为只要将遮光部设置在反射镜前缘部,对通 过辅助反射镜 ( 延长遮光端面 )8a 上方而朝向投影透镜 2 的光的一部分进行遮光,就可以 抑制上端部具有明暗截止线的配光图案 ( 近光用配光图案 ) 下部的亮度过度增加,可以防 止照明区域前方侧过亮而使远方的识别性降低。 并且,由于在作成样品并检测其结果时
确认为有效,所以产生本次申请。
本发明就是基于所述问题点以及发明人的见解而提出的,其目的在于提供一种 车辆用前照灯的灯具单元,其在将高亮度 LED 这样发光量较大的发光元件用作为光源的 情况下,使照明区域前方侧成为适当亮度,不会过亮,从近距离至远距离的前方识别性 优良。
为了实现所述目的,在技术方案 1 所述的车辆用前照灯的灯具单元中,其具 有 :投影透镜,其配置在向车辆前后方向延伸的光轴上 ;作为光源的发光元件,其照射 轴朝向上方,配置在所述投影透镜的后方焦点的后方 ;反射镜,其配置为覆盖所述发光 元件的照射方向,将所述发光元件的照射光朝向所述投影透镜进行反射 ;以及明暗截止 线形成用遮光部,其与所述反射镜相对地配置,对来自所述反射镜的反射光进行遮光,
该车辆用前照灯的灯具单元构成为,形成上端部具有明暗截止线的配光图案,
其特征在于,
所述明暗截止线形成用遮光部的遮光端面向光轴方向后方延长,利用该延长遮 光端面构成辅助反射镜,该辅助反射镜将来自所述反射镜的反射光朝向所述投影透镜反 射,并且,
在所述反射镜的前缘部上,一体形成有朝向所述辅助反射镜延伸的第 2 遮光部。 此外,作为发光元件,是指具有以大致点状进行发光的发光芯片的元件状光 源,其种类并不特别限定,例如可以采用发光二极管或激光二极管等,在将高亮度发光 二极管等发光量较大的发光元件用作为光源的情况下,特别有效。
( 作用 ) 反射镜的纵剖面形成将发光元件的发光中心作为第 1 焦点、投影透镜的 后方焦点作为第 2 焦点的椭圆形状,发光元件的发光由反射镜进行反射而在投影透镜的 后方焦点 ( 面 ) 上聚光。 并且,投影透镜的后方焦点面上的光源像,通过投影透镜作为 倒像向前方投影,形成上端部具有明暗截止线的配光图案 ( 近光用配光图案 )。 在该配光 图案中,合成有利用由辅助反射镜产生的反射光而形成的配光图案,灯具单元形成的配 光图案整体的亮度提高。
由此,在将高亮度 LED 这样发光量较大的发光元件用作为光源的情况下,虽然 配光图案整体的亮度增加,但由于配光图案下部的亮度过高 ( 照明区域前方侧过亮 ),所 以有可能使远方的识别性反而降低。 但是,由于设置在反射镜前缘部上的第 2 遮光部, 对由反射镜或辅助反射镜反射而朝向投影透镜的、有助于配光形成的光的一部分进行遮 光,抑制配光图案下部的亮度过度增加 ( 照明区域前方侧过度地变亮 ),所以远方的识别 性不会降低。 即,出现在配光图案下部的、与第 2 遮光部相对应的明暗截止线 ( 明暗边 界 ) 向配光屏幕的上方移动,从而抑制照明区域前方侧过度地变亮。
在技术方案 2 中构成为,在技术方案 1 所述的车辆用前照灯的灯具单元中,所述 第 2 遮光部的遮光端面,配置在与所述明暗截止线形成用遮光部的遮光端面相比向光轴 方向前方或后方偏移的位置上。
( 作用 ) 如果使第 2 遮光部的遮光端面与明暗截止线形成用遮光部 ( 以下称为第 1 遮光部 ) 的遮光端面在光轴方向上一致,则在配光图案的下部出现与第 2 遮光部的遮光 端面形状相对应的明暗截止线。 该明暗截止线是将通过第 2 遮光部对反射镜反射光进行
遮光而形成的明暗截止线 ( 以下称为反射镜反射光的明暗截止线 )、和通过第 2 遮光部对 反射镜 · 辅助反射镜的反射光进行遮光而形成的明暗截止线 ( 以下称为反射镜 · 辅助反 射镜反射光的明暗截止线 ) 在上下方向上一致而形成的,在配光图案下部清晰地出现。 即,由第 2 遮光部进行遮光的区域成为清晰的阴影而出现在配光图案下部 ( 配光图案下部 的明暗边界变得清晰 ),有可能使照明区域前方侧的识别性变差。
与此相对,如果第 2 遮光部的遮光端面配置在相对于第 1 遮光部的遮光端面沿 光轴方向前后偏移的位置上,则反射镜反射光的明暗截止线和反射镜 · 辅助反射镜反射 光的明暗截止线在上下方向上错开,配光图案下部的明暗边界模糊而明暗边界的亮度渐 变,由第 2 遮光部进行遮光的区域不会出现清晰的阴影,抑制照明区域前方侧的识别性 降低。
并且,作为将第 2 遮光部的延伸端面配置在相对于第 1 遮光部的遮光端面沿光轴 方向前后偏移的位置上的方式,考虑将第 2 遮光部的遮光端面向第 1 遮光部的遮光端面的 光轴方向前方 ( 投影透镜侧 ) 或后方 ( 发光元件侧 ) 偏移的方式。
并且,在前者 ( 向投影透镜侧偏移的情况下 ) 中,由于在反射镜反射光 ( 仅通过 反射镜的一次反射而光束密度较高的强光 ) 的明暗截止线的内侧 ( 上侧 ) 出现反射镜 ·辅 助反射镜反射光 ( 通过反射镜和辅助反射镜的二次反射而光束密度降低的较弱的光 ) 的明 暗截止线,所以两条明暗截止线上下错开,配光图案下部的明暗边界模糊而亮度渐变, 使明暗边界的清晰度略微缓和,但由于反射镜反射光 ( 仅通过反射镜的一次反射而光束 密度较高的强光 ) 的明暗截止线成为配光图案下部的明暗边界,所以多少存在明暗边界 的明暗差别。
另一方面,在后者 ( 向发光元件侧偏移的情况下 ) 中,由于在反射镜 ·辅助反射 镜反射光 ( 通过反射镜和辅助反射镜的二次反射而光束密度降低的较弱的光 ) 的明暗截止 线的内侧 ( 上侧 ) 出现反射镜反射光 ( 仅通过反射镜的一次反射而光束密度较高的强光 ) 的明暗截止线,所以两条明暗截止线上下错开,配光图案下部的明暗边界模糊而其亮度 渐变,明暗边界的清晰度缓和,除此之外,由于反射镜 · 辅助反射镜反射光 ( 通过反射 镜和辅助反射镜的二次反射而光束密度降低的较弱的光 ) 的明暗截止线成为配光图案下 部的明暗边界,所以配光图案下部的明暗边界的明暗差别几乎不明显,可靠地抑制照明 区域前方侧的识别性降低。
由此,在将第 2 遮光部的遮光端面相对于明暗截止线形成用遮光部的遮光端面 向光轴前后方向偏移的情况下,最优选向光轴方向后方偏移的结构。
在技术方案 3 中构成为,在技术方案 1 或 2 所述的车辆用前照灯的灯具单元中, 在所述第 2 遮光部面向所述反射镜的一侧实施褶皱蒸镀处理。
( 作用 ) 发光元件的发光由反射镜反射后,由第 2 遮光部反射,再次由反射镜反 射,有可能从灯具单元向无法预料的方向射出而形成眩光,但由于由第 2 遮光部产生的 反射光在由褶皱蒸镀处理面进行反射时,形成光束密度极低的散射光,所以即使从灯具 单元向无法预料的方向射出,也不会形成眩光。
在技术方案 4 中构成为,在技术方案 1 ~ 3 中任一项所述的车辆用前照灯的灯具 单元中,所述第 2 遮光部以规定形状构成,即,可以使由该第 2 遮光部所反射的光的一部 分由所述反射镜或所述辅助反射镜至少反射一次,通过该第 2 遮光部和所述辅助反射镜之间而朝向所述投影透镜。
( 作用 ) 由第 2 遮光部产生的反射光的一部分,在由反射镜或者辅助反射镜至少 反射一次后,从投影透镜射出,有助于灯具的配光形成。
在技术方案 5 中构成为,在技术方案 1 ~ 4 中任一项所述的车辆用前照灯的灯具 单元中,在所述第 2 遮光部上,一体形成有向上方延伸的虚拟反射镜。
( 作用 ) 如果在非点灯时从正面侧观察灯具单元,则利用进入灯具单元内的外来 光,使辅助反射镜以及虚拟反射镜如同以金属色发光,美观性良好。
发明的效果
根据技术方案 1,由于即使将高亮度 LED 等发光量较大的发光元件用作为光 源,灯具单元的配光图案下部也成为适当亮度,不会过亮,所以不会发生照明区域前方 侧过亮而使远方识别性下降的问题。
即,通过将高亮度 LED 等发光量较大的发光元件用作为光源,从而增加除了灯 具单元的配光图案下部以外的图案整体的亮度,改善从近距离至远距离的车辆前方整个 区域的识别性。
根据技术方案 2,由于配光图案下部的明暗边界模糊而其亮度渐变,所以使得照 明区域前方侧的识别性更加良好。 根据技术方案 3,由于不会使对面车辆和行人产生眩光,所以不会影响对面车辆 和行人。
根据技术方案 4,由于位于第 2 遮光部中的反射光的一部分有助于灯具单元的配 光形成,所以发光元件的发光作为灯具单元的配光的利用率较高。
根据技术方案 5,由于如果在非点灯时从正面侧观察灯具单元,则辅助反射镜以 及虚拟反射镜如同以金属色发光,美观性良好,所以可以实现与其它车辆的差别化。
附图说明
图 1 是作为本发明的第 1 实施例的车辆用前照灯的灯具单元的正视图。
图 2 是该灯具单元的纵剖面图 ( 沿图 1 所示的线 II-II 的剖面图 )。
图 3 是该灯具单元的要部即遮光部件和反射镜的分解斜视图。
图 4 是表示该灯具单元形成的配光图案的图, (a) 是表示没有设置第 2 遮光部的 状态下的该灯具单元的配光图案的图, (b) 是表示该灯具单元 ( 设有第 2 遮光部的状态 下 ) 的配光图案的图。
图 5 是专利文献 1 的车辆用前照灯的灯具单元的纵剖面图。 具体实施方式
下面,基于实施例,说明本发明的实施方式。
在图 1 以及图 2 中,作为本发明的第 1 实施例的车辆用前照灯的灯具单元 10,是 在作为车辆用前照灯的一部分而进行组装的状态下使用的近光用灯具单元,具有下述部 件而构成 :投影透镜 12,其配置在向车辆前后方向延伸的光轴 L 上 ;发光元件 14,其在 该投影透镜 12 的后方焦点 F 的后方侧朝上配置 ;反射镜 16,其配置为从上方侧覆盖该发 光元件 14,使来自该发光元件 14 的光朝向前方而反射至靠近光轴 L ;以及金属制遮光部件 20,其用于形成清晰明暗截止线。
投影透镜 12 由前方侧表面为凸面而后方侧表面为平面的平凸非球面透镜构成, 将形成在其后方焦点面 ( 即,包含后侧焦点 F 在内的焦点面 ) 上的光源像作为倒像,向灯 具单元 10 前方的假设铅垂配光屏幕上投影。 该投影透镜 12 与遮光部件 20 下端部的前方 延伸部 21 固定而一体化,遮光部件 20 的遮光端面 23 配置为与投影透镜 12 的后方焦点 F 大致一致。
发光元件 14 由高亮度白色发光二极管构成,定位固定在遮光部件 20 的上表面后 端部侧的光源支撑部 20a 上,以使其照射方向朝上。 此外,发光元件 14 的发光量例如大 于或等于 400 流明,为现有通常广泛普及的白色发光二极管 ( 发光量 50 流明 ) 的发光量 的数倍。
另外,反射镜 16 的有效反射面 17 构成以发光元件 14 的发光中心作为第 1 焦点 f1 的大致椭圆面状的曲面,其离心率设定为从铅垂剖面向水平剖面逐渐增加。 并且,反 射镜 16 以覆盖发光元件 14 的方式,与遮光部件 20 的上表面后端侧固定而一体化,有效 反射面 17 使来自发光元件 14 的光在铅垂剖面内收敛于投影透镜 12 的后方焦点 F,并且, 使其收敛位置在水平剖面内向前方较大地移动。 即,反射镜 16 的有效反射面 17 的纵剖 面,由将发光元件 14 的发光中心作为第 1 焦点 f1、投影透镜 12 的后方焦点 F 作为第 2 焦 点 f2 的椭圆构成。 因此,在灯具单元 10 中,利用反射镜 16 的反射光,形成如图 4(a) 所示的近光 用第 1 配管图案 P1,其在上端部具有清晰明暗截止线 CL。
另外,在遮光部件 20 上,将用于形成清晰明暗截止线的遮光端面 23 向光轴 L 方 向后方水平地延长,由该延长遮光端面构成辅助反射镜 24。 该辅助反射镜 24 将来自反射 镜 16 的反射光向投影透镜 12 反射,形成与第 1 配光图案 P1 相比较小的第 2 配光图案 P2, 使得将配光图案 P1、 P2 合成而得到的合成配光图案 P 整体的亮度提高 ( 参照图 4(a))。
另外,在反射镜 16 的前缘部 16a 上,一体形成有朝向下方的辅助反射镜 24 延伸 的第 2 遮光部 30,通过该第 2 遮光部 30 对由反射镜 16 及辅助反射镜 24 反射而朝向投影 透镜 12 的光的一部分进行遮光,从而抑制配光图案 P 下部的亮度过度增加。
即,如图 4(a) 所示,在利用由反射镜 16 产生的反射光形成的配光图案 P1 中, 合成有利用由反射镜 24 产生的反射光形成的配光图案 P2,从而灯具单元形成的配光图案 P 的整体亮度提高,但由于将发光量较大的高亮度发光元件 14 作为光源,所以有可能使 配光图案 P 下部的亮度过高 ( 照明区域前方侧过亮 ),难以观察远距离 ( 使远方的识别性 降低 )。
然而,在本实施例的灯具单元 10 中,由于设置在反射镜前缘侧 16a 上的第 2 遮 光部 30,对由反射镜 16 及辅助反射镜 24 反射而朝向投影透镜 12 的光 ( 有助于灯具单元 10 的配光形成的光 ) 的一部分进行遮光,抑制配光图案 P( 参照图 4(a)) 下部的亮度过度 增加 ( 照明区域前方侧过度地变亮 ),所以照明区域前方侧成为适当的亮度,不会过亮, 从而远方的识别性不会降低。 详细地说,如图 4(b) 所示,在配光图案 P 的下部出现与第 2 遮光部 30 相对应的形状的明暗截止线 CL2,抑制配光图案 P 下部的亮度过度增加 ( 使 照明区域前方侧过度地变亮 )。
此外,第 2 遮光部 30 的遮光端面 33( 参照图 2) 配置于下述位置上,即,与清晰
明暗截止线形成用遮光部件 20 的遮光端面 23 相比向光轴方向后方偏移规定距离 ( 例如 3.0mm) 的位置上,使配光图案 P 的下部的明暗截止线 CL2 模糊,改善近距离的识别性。
即,如果使第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 与明暗截止线形成用遮光部件 ( 以下称 为第 1 遮光部 )20 的遮光端面 23 在光轴前后方向上一致,则使通过第 2 遮光部 30 对反射 镜反射光进行遮光而形成的明暗截止线 ( 以下称为反射镜反射光的明暗截止线 )CL21、和 通过第 2 遮光部 30 对反射镜 · 辅助反射镜反射光进行遮光而形成的明暗截止线 ( 以下称 为反射镜 · 辅助反射镜反射光的明暗截止线 )CL22 在配光屏幕上的上下方向上一致,出 现于配光图案 P 的下部的明暗截止线 CL2 变得清晰。 换言之,构成配光图案 P 下部的明 暗边界的明暗截止线 CL21、 CL22 在上下方向上一致,由第 2 遮光部 30 进行遮光的区域 在配光图案下部表现为清晰的阴影 ( 配光图案 P 下部的明暗边界变得清晰 ),有可能使照 明区域前方侧的识别性变差。
然而,在本实施例中,首先,第 1,由于第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 和第 1 遮 光部 20 的遮光端面 23 沿光轴方向前后错开,所以明暗截止线 CL21 和明暗截止线 C22 在 上下方向上错开,配光图案 P 下部的明暗边界模糊而明暗边界的亮度渐变,由第 2 遮光部 30 进行遮光的区域不会出现清晰的阴影,抑制照明区域前方侧的识别性降低。 第 2,由于第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 相对于第 1 遮光部 20 的遮光端面 23 向 光轴方向后方 ( 发光元件 14 侧 ) 偏移,所以如图 4(b) 中放大所示,在反射镜 · 辅助反 射镜反射光 ( 通过反射镜 16 和辅助反射镜 24 的二次反射而光束密度降低的较弱的光 ) 的 明暗截止线 CL22 的内侧 ( 上侧 ) 出现反射镜反射光 ( 仅通过一次反射而光束密度较高的 强光 ) 的明暗截止线 CL21。 即,由于反射镜 · 辅助反射镜反射光 ( 通过二次反射而光 束密度降低的较弱的光 ) 的明暗截止线 CL22 成为配光图案 P 下部的明暗边界,所以,使 配光图案 P 下部的明暗边界的清晰度更加缓和,配光图案 P 下部的明暗边界中的明暗差别 几乎不明显,可靠地提高照明区域前方侧的识别性。
第 3,由于构成第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 的端缘部如图 1、3 所示,形成为下 侧凸出的圆弧形状,所以配光图案 P 下部的明暗截止线 CL2 成为上侧凸出 ( 向图案内侧 凸出 ) 的圆弧形状,通过使配光图案 P 下部中央部中的亮度显著降低,侧方的识别性也被 改善。
第 4,如果第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 的端缘部剖面形成为圆弧形状或矩形形 状,则通过由第 2 遮光部 30 的端缘部端面产生的反射光,沿配光图案 P 下部的明暗截止 线 CL2 产生光线集中,识别性降低,但在本实施例中,由于第 2 遮光部 30 的遮光端面 33 的端缘部如图 2 所示,构成为刀刃状,所以沿配光图案 P 下部的明暗截止线 CL2 不会产 生光线集中,识别性良好。
另外,在第 2 遮光部 30 靠近反射镜 16 的一侧,实施褶皱蒸镀处理,成为不会从 灯具单元 10 射出眩光的构造。
即,由反射镜 16 反射后的发光元件 14 的发光,由第 2 遮光部 30 进行反射,再 次由反射镜 16 反射,从而有可能从灯具单元 10 向无法预料的方向射出而形成眩光,但由 于由第 2 遮光部 30 产生的反射光在褶皱蒸镀处理面 34 上进行反射时,形成光束密度极低 的散射光,所以即使从灯具单元 10 向无法预料的方向射出光,也不会形成眩光。
另外,第 2 遮光部 30 构成为,如图 2 所示,延伸形成为在前方向斜下弯折为 2
级的纵剖面 “く字状”,由该遮光部 30 反射的光的一部分由反射镜 16 或辅助反射镜 24 至少反射一次,通过该遮光部 30 和辅助反射镜 24 之间朝向投影透镜 12。
由此,由第 2 遮光部 30 所反射的光,虽然形成为光束密度较低的散射光,但其 一部分光作为灯具单元 10 的配光进行利用,因此,发光元件 14 的发光作为灯具单元 10 的配光的利用率较高。
另外,第 2 遮光部 30 也可以如图 2 的假想线所示,使反射镜前缘部 16a 延伸至 前方规定位置为止,然后向大致正下方延伸形成。 但是,在该情况下,除了所需的构成 反射镜 16 的树脂材料相应地增加之外,所成型的第 2 遮光部 ( 反射镜 ) 成为难以与反射 镜成型用模具分离的形状 ( 起模性较差的形状 ),因此,优选构成为如本实施例所示,使 第 2 遮光部 30 延伸形成为在前方向斜下弯折为 2 级的纵剖面 “く字状” ( 由倾斜较小的 基端侧延伸部 30a 和倾斜较大的前端侧延伸部 30 构成的结构 )。
另外,在第 2 遮光部 30 的延伸前端部上,一体形成有在前方向斜上方延伸的虚 拟反射镜 36。 由此,如果在非点灯时从正面侧观察灯具单元 10,则利用进入灯具单元 10 内的外来光,除了辅助反射镜 24 之外,虚拟反射镜 36 也经由投影透镜 12 而如同以金属 色发光。
特别地,由于虚拟反射镜 36 弯曲为在水平方向上前表面侧凸出的圆弧状,所以 即使在从正对灯具单元 10 的位置左右偏移的位置处观察灯具单元 10 的情况下,虚拟反射 镜 36 也经由投影透镜 12 而如同以金属色发光。
此外,在上述实施例中,将发光元件 14 作为例如发光量大于或等于 400 流明的 高亮度白色发光二极管进行了说明,但也可以是发光量大于或等于 200 流明的高亮度白 色发光二极管。