| 【発明の名称】 |
投光ユニットおよび該投光ユニットを具備するＬＥＤ車両用照明灯具 |
| 【発明者】 |
【氏名】近藤 俊幸
【住所又は居所】東京都目黒区中目黒２丁目９番１３号 スタンレー電気株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】従来のこの種の車両用照明灯具に使用される光源は大消費電力であり発熱も多いので、耐熱性の材料が要求されるなどコストアップし、且つ、車両の電源装置に対しても負担が重く成る問題点を生じていた。
【解決手段】本発明により、ＬＥＤランプ２と、このＬＥＤランプ２の仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする回転放物面系であり且つ基本軸方向に沿う略半部とした反射面３とから成りＬＥＤランプは投射角のほぼ全てが反射面に達するように光軸を傾けて取付けられている狭角用投光ユニット１０と、放物柱面を含む放物面系の自由曲面とされた反射面５とを組とした同様な構成の広角用投光ユニット２０との少なくとも各１個を組合わせて成るＬＥＤ車両用照明灯具１としたことで、消費電力と発熱とを画期的に低減し課題を解決するものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする回転放物面系であり且つ前記基本軸方向に沿う略半部とした反射面とを組とし、前記ＬＥＤランプは投射角のほぼ全てが前記反射面に達するように光軸を傾けて取付けられていることを特徴とする狭角用投光ユニット。
【請求項２】 ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする放物柱面を含む放物面系の自由曲面とされた反射面とを組とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広く設定されていることを特徴とする広角用投光ユニット。
【請求項３】 前記狭角用投光ユニットと広角用投光ユニットとの少なくとも各１個を組合わせて成ることを特徴とするＬＥＤ車両用照明灯具。
【請求項４】 前記狭角用投光ユニットと広角用投光ユニットとの少なくとも一方には配光特性の形状を設定するための遮光板が設けられていることを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ車両用照明灯具。
【請求項５】 少なくとも前記狭角用投光ユニットの照射軸が、下方に０．５７゜傾き、左側通行用であれば左側に１．１４゜、右側通行用であれば右側に１．１４゜傾けられていることを特徴とする請求項３または請求項４記載のＬＥＤ車両用照明灯具。
【請求項６】 前記ＬＥＤランプの発光色が灯光色としてあることを特徴とする請求項１〜請求項５何れかに記載のＬＥＤ車両用照明灯具。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヘッドランプ、フォグランプなど照明用に用いられる車両用灯具に関するものであり、詳細にはＬＥＤランプを光源として、低消費電力、低発熱、デザインの自由度などを可能とするＬＥＤ車両用照明灯具の構成の提供を目的とするものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の車両用照明灯具の構成をヘッドランプ９０の例を示すものが図７であり、ハロゲン電球のフィラメント、メタルハライド放電灯のアークなどの光源９１と、この光源９１に焦点を設けた回転放物面として形成された反射鏡９２と、前記反射鏡９２の前方を覆うレンズ９３とから構成されている。
【０００３】このように構成することで、前記光源９１からの光の内の前記反射鏡９２に反射したものは平行光線として照射方向へ向かうものとなるので、前記レンズ９３に設けられたレンズカットにより左右に拡散するなどして、車両に適する配光特性を形成する。
【０００４】ここで、前記光源９１から直接にレンズ９３を透過して外部に放射される光を生じると、この光は対向車の運転者などに幻惑を生じさせるものとなるので、前記光源９１の照射方向前方にはフード９４が設けられるものとされている。また、形成する配光特性がすれ違い配光である場合には、前記光源９１から下方に放射する光を遮蔽するために、光源９１にはインナーフード９１ａも設けられるものとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記した従来の構成のヘッドランプ９０においては、第一には、光源９１として採用したメタルハライド放電灯、ハロゲン電球などが大消費電力であるので、発熱も多く、そのために、前記反射鏡９２、レンズ９３を形成する部材に耐熱性の高いものを選択することが必要となり、素材費が高価なものとなると共に成型性も低下して、ヘッドランプ９０がコストアップする問題点を生じている。また、光源９１が高消費電力であることで、バッテリーなど車両側の電源装置に対する負担も重いものとなる。
【０００６】尚、光源９１に高消費電力のものが要求される理由は、光源９１に対する反射鏡９２の光束捕捉率が低く、例えば、すれ違い配光の形成時には、２０〜２５％程度といわれており、従って、ヘッドランプ９０として必要な照度を得るためには、必要光量の４〜５倍の明るさ（消費電力）を有する光源９１を採用せざるを得ないという従来のヘッドランプ９０の構成自体の問題点によるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の課題を解決するための具体的手段として、ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする回転放物面系であり且つ前記基本軸方向に沿う略半部とした反射面とを組とし、前記ＬＥＤランプは投射角のほぼ全てが前記反射面に達するように光軸を傾けて取付けられていることを特徴とする狭角用投光ユニットと、ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする放物柱面を含む放物面系の自由曲面とされた反射面とを組とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広く設定されていることを特徴とする広角用投光ユニットとの少なくとも各１個を組合わせて成ることを特徴とするＬＥＤ車両用照明灯具を提供することで課題を解決するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３に符号１０で示すものは、本発明に係るＬＥＤ車両用照明灯具１の一方を構成する狭角用投光ユニットであり、この狭角用投光ユニット１０は、ＬＥＤランプ２と、基本的には回転放物面とされた挟角用反射面３とから構成されている。
【０００９】ここで、前記ＬＥＤランプ２は、図３に示すようにＬＥＤチップ２ａが透明樹脂によるケース２ｂでモールドされているものであるが、前記ケース２ｂの頭頂部がレンズ状に形成されているので、ケース２ｂから外部に放射される光は収束が行われ、このＬＥＤランプ２の発光源となる位置は必ずしもＬＥＤチップ２ａが配置されている位置とは一致しない。
【００１０】従って、本発明ではＬＥＤランプ２から外部へ放射される光の光源方向への延長線と、ＬＥＤランプ２の中心線Ｚとの交点をもって仮想焦点Ｇとする。そして、本発明においては前記仮想焦点Ｇを前記挟角用反射面３の焦点に一致させて配置するものとしている。
【００１１】また、本発明においては、前記挟角用反射面３は回転放物面と称されている曲面を軸Ｘを通る面で切断した半部で構成している。そして、前記ＬＥＤランプ２と組合わせるに当たっては、この挟角用反射面３の軸ＸとＬＥＤランプ２の中心線Ｚとを偏角βだけ傾けて配置し、ＬＥＤランプ２から所定の放射角αをもって放射される光のほぼ全てが挟角用反射面３に当接するものとされている。
【００１２】このようにすることで、狭角用投光ユニット１０はＬＥＤランプ２から発せられる光のほぼ全てを挟角用反射面３の軸Ｘ方向に向かう平行光線とするものとなり、このときの平行光線の断面形状は、例えば、前記偏角βを９０゜近傍とするときには略円状乃至は楕円状となり、偏角βをそれより小さくするに従って水平方向に広く垂直方向に狭い扁平な形状の光束が得られるものとなる。
【００１３】ここで、図中に符号４で示すものは遮光板であり、この遮光板４は前記挟角用反射面３から放射される平行光線の断面形状中から配光特性形成上に不要となる部分を遮蔽するために設けられるものであり、例えば、上向き光の発生が制限されるすれ違い配光の形成時など必要に応じて設けられる。
【００１４】尚、前記した平行光線の断面形状は、前記偏角βを小さくするに従って、水平方向に幅広で、垂直方向に幅狭な扁平な形状としていくことが可能であるので、目的とする配光特性の形状に沿うように、前記偏角βを適宜に調整するなどは自在である。また、同様な配光特性の形状の変更は、例えば、前記挟角用反射面３を形成するときに、放物線の焦点距離の異なるものを組合わせる、或いは、焦点距離を徐変させるなどの手法でも可能である。
【００１５】図４および図５は、本発明に係るＬＥＤ車両用照明灯具１の他方を構成する広角用投光ユニット２０であり、この広角用投光ユニット２０もＬＥＤランプ２と、広角用反射面５とから構成されているものであるが、広角用反射面５の構成が上記した狭照用投光ユニット１０とは異なるものとされている。
【００１６】前記広角用反射面５は、基本的には平板を一方向にのみ放物線に併せて曲げて得られる放物柱面が採用されるものであり、前記ＬＥＤランプ２と組合わせるに当たっては、垂直断面に放物線が表れるように設置され、そして、反射面５の軸ＸとＬＥＤランプ２の中心線Ｚとは偏角βを設けて配置され、ＬＥＤランプ２から所定の放射角αをもって放射される光のほぼ全てが反射面５に当接するものとされている点は前の狭角用反射面３と同様である。
【００１７】このように構成したことで、この広角用投光ユニット２０においては、垂直方向には平行光線となり、水平方向にはＬＥＤランプ２が本来有する（例えば左右各３５゜）放射角となる略扇状の照射光が得られるものとる。尚、上記は基本構成を示すものであり、実際の実施に当たっては、水平方向への照射幅（照射角）を車両用灯具として適正化するために、放物柱面に類似する放物系の自由曲面などを採用しても良いものである。
【００１８】ここで、後にも詳細に説明するが、本発明においては前記挟角用投光ユニット１０と広角用投光ユニット２０との適宜数を組合わせて、ＬＥＤ車両用照明灯具１を構成するものであり、そのときには、前記挟角用投光ユニット１０は車両の正面遠方を照射する目的に使用され、前記広角用投光ユニット２０は比較的に車両に近い範囲の左右を照射する目的に使用される。
【００１９】よって、配光特性としての全体形状は、ほとんど広角用投光ユニット２０により決定されるものとなる。従って、左側通行用のヘッドランプにおいて左路側にある道路標識などを確認するためのエルボと称されている左上がりの配光を形成するためのエルボ用遮光板６は広角用投光ユニット２０の側に設けられている。尚、前記ＬＥＤランプ２においても照射角αには、６０゜程度と狭いもの、１２０゜程度と広いものと各種の照射角αのものが市場に供給されているので、例えば挟角用投光ユニット１０には照射角αの狭いものを採用し、広角用投光ユニット２０には広いものを採用するなどの選択は自在である。
【００２０】図６は、上記狭角用投光ユニット１０と広角用投光ユニット２０とを組合わせて構成される本発明のＬＥＤ車両用照明灯具１であり、この実施形態では、スポット状の配光とした挟角用投光ユニット１０（Ｎ）の４個と、水平方向への光の放射角をやや拡げた挟角用投光ユニット１０（Ｗ）の４個と、広角用投光ユニット２０の４個とを、種別に３段に積み重ねて配置し、総計１２個の投光ユニット１０、２０でＬＥＤ車両用照明灯具１を構成したときの例で示してある。
【００２１】また、前記広角用投光ユニット２０にはエルボ用遮光板６が設けられ、このＬＥＤ車両用照明灯具１がすれ違い配光用であるときの例で示してあるが、本発明はこれらを限定するものではなく、それぞれのユニット１０、２０の数、総計の数などを限定するものではなく、また、例えば一直線状に並べるなど、それぞれの投光ユニット１０、２０の並べ方も自由である。
【００２２】そして、この実施形態においては、前記ＬＥＤ車両用照明灯具１は左側通行用とされて、挟角用投光ユニット１０（Ｗ）と広角用投光ユニット２０とは、光軸を車体の正面方向へ向かうものとされているが、スポット状の配光とされた挟角用投光ユニット１０（Ｎ）のみが光軸を下方に０．５７゜、左側に１．１４゜傾けられ、配光特性上に最高照度が得られる点が左下方に設定されて、左側通行用のヘッドランプの配光規格に合致するものとされている。
【００２３】ここで、上記の構成とした本発明の作用、効果について説明を行うと、以上のように構成したことで、狭角用投光ユニット１０も広角用投光ユニット２０も共にＬＥＤランプ２からの光のほぼ全量を照射光として利用できるものとなる。これに対して従来の方式のヘッドランプでは光源に対する光束利用率は２０〜３０％とされているので、本発明のＬＥＤ車両用照明灯具１は３〜５倍の効率が得られるものとなる。
【００２４】このことは、同じ明るさのヘッドランプを得るときには、光源の消費電力は１／５〜１／３で良いものとなる。また、ＬＥＤランプ２は白熱電球に比較して同一消費電力あたりの発光効率が２倍以上高いとされているので、総合すれば１／１０〜１／６以下の消費電力で同じ明るさのヘッドランプの実現が可能となる。また、ＬＥＤランプ２は種々の発光色のものが得られるものであるので、例えばヘッドランプ（前照灯）とする場合には白色発光のＬＥＤランプ２を採用すれば良く、フォグランプ（霧灯）とする場合にはアンバー発色のＬＥＤランプ２を採用すれば良い。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように本発明により、ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする回転放物面系であり且つ前記基本軸方向に沿う略半部とした反射面とを組とし、前記ＬＥＤランプは投射角のほぼ全てが前記反射面に達するように光軸を傾けて取付けられている狭角用投光ユニットと、ＬＥＤランプと、このＬＥＤランプの仮想焦点を焦点とし基本軸を略水平とする放物柱面を含む放物面系の自由曲面とされた反射面とを組とし垂直方向への投射角が狭く水平方向への投射角が広く設定されている広角用投光ユニットとの少なくとも各１個を組合わせて成ることを特徴とするＬＥＤ車両用照明灯具としたことで、第一には、従来例のヘッドランプに比べて画期的に低消費電力のヘッドランプの実現を可能とし、車両の電源装置の簡素化などに極めて優れた効果を奏するものである。
【００２６】また第二には、ＬＥＤランプが消費電力あたりの発熱量が少ないものであるので、上記の低消費電力化と併せてヘッドランプ全体の発熱を画期的に低減できるものとなり、例えば樹脂化などを可能として軽量化、コストダウンにも極めて優れた効果を奏するものとなる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２３０３
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
【住所又は居所】東京都目黒区中目黒２丁目９番１３号
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月１２日（２００１．１０．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２２２５
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１２３５１７（Ｐ２００３−１２３５１７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月２５日（２００３．４．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３１５３０２（Ｐ２００１−３１５３０２） |
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