车辆用前照灯的制作方法

专利名称：车辆用前照灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及将半导体型光源作为光源，并将具有遮断线的配光图案例如近光束用
配光图案(防眩用配光图案)向车辆前方照射的车辆用前照灯。
背景技术：
这种车辆用前照灯以往就有(例如，专利文献1 :日本特许第4182126号公报)。 以下，对现有的车辆用前照灯进行说明。现有的车辆用前照灯具备LED光源、投影透镜以及 遮蔽部件。以下，对现有的车辆用前照灯的作用进行说明。点亮LED光源，则来自LED光源 的一部分光被遮蔽部件遮蔽，被遮蔽部件遮蔽的光透过投影透镜作为具有遮断线的配光图 案向车辆前方照射(投影)。 但是，现有的车辆用前照灯由于具备LED光源、投影透镜以及遮蔽部件，因此部件 件数多，由此，在小型化、轻量化、成本降低化上存在问题。而且，就现有的车辆用前照灯而 言，LED光源与光学元件的部件数关系成为LED光源的一个结构部件与光学元件的两个构 成部件的投影透镜及遮蔽部件的部件数关系(1 : 2)。因此，现有的车辆用前照灯在光学元 件的两个构成部件的投影透镜及遮蔽部件上产生不均的组合的误差，在光学元件的两个构 成部件的投影透镜及遮蔽部件的组装精度上存在问题。 另外，还有具备发光二极管和透镜的车辆用照明灯具(例如，专利文献2 :日本特 开2007-184239号公报)。但是，上述车辆用照明灯具是汽车转向灯，车辆向左或右旋转行 驶时，将横宽配光图案照射在车辆的左倾斜前方或右倾斜前方的路面。即，上述车辆用照明 灯具是用于照射横宽配光图案的灯具，而不是将具有遮断线的配光图案例如近光束用配光 图案(防眩用配光图案)向车辆前方照射的灯具。

发明内容
本发明所要解决的问题在于在现有的车辆用前照灯中，在小型化、轻量化、成本 降低化上存在问题，而且，在光学元件的两个构成部件的投影透镜及遮蔽部件的安装精度 上存在问题。 本发明(方案1的发明)的特征是具备具有平面矩形形状的发光芯片的半导 体型光源；以及将来自上述半导体型光源的上述发光芯片的光作为具有遮断线的配光图案 向前方照射的透镜，上述发光芯片的中心位于上述透镜的基准焦点或其附近，且位于上述 透镜的基准轴上或其附近，上述发光芯片的发光面朝向上述透镜的基准轴的前方向，上述 发光芯片的长边与正交于上述透镜的基准轴的水平轴平行或者相对上述水平轴倾斜，上述 透镜的入射面由圆锥曲面构成，上述透镜的出射面由自由曲面构成，该自由曲面以上述发 光芯片的投影像的一部分与上述遮断线大致接触的方式进行了曲面控制从而使从上述透 镜的出射面出射的上述发光芯片的投影像不从上述配光图案的屏幕配光上的上述遮断线 向上方向突出，上述透镜的出射面的自由曲面是如下自由曲面在主视时以上述透镜的基 准轴为原点，并利用通过上述原点且相互正交的铅垂轴和水平轴分割成第一象限、第二象限、第三象限、第四象限，在关于上述铅垂轴将第一象限和第二象限以对称的位置关系比较 的场合，上述第一象限的约1/3以上的部分在上述透镜的基准轴的前方向比上述第二象限 高，而且，在关于上述水平轴将上述第一象限和上述第四象限以对称的位置关系比较的场 合，上述第一象限的约1/3以上的部分在上述透镜的基准轴的前方向比上述第四象限低。
另外，本发明(方案2的发明)的特征是半导体型光源及透镜具备起到配光图 案的屏幕配光上的大致中央部分的点配光的功能的点配光用半导体型光源及透镜；以及起 到配光图案的屏幕配光上的整体部分的扩散配光的功能的扩散配光用半导体型光源及透 镜。
而且，本发明(方案3的发明)的特征是配光图案的遮断线包括从拐点直到行驶
车线侧向上斜度的倾斜遮断线、从倾斜遮断线直到行驶车线侧水平的上水平遮断线、以及
从拐点直到对向车线侧水平的下水平遮断线，点配光用半导体型光源的发光芯片的长边以
透镜的基准轴为中心，并以相对水平轴行驶车线侧比对向车线侧还靠上的方式，旋转约5。
而相对水平轴倾斜，扩散配光用半导体型光源的发光芯片的长边与水平轴平行，从点配光
用透镜及扩散配光用透镜的出射面的第一象限及第四象限出射的发光芯片的投影像主要
形成从配光图案的屏幕配光上的拐点向行驶车线侧的配光，从点配光用透镜及扩散配光用
透镜的出射面的第二象限及第三象限出射的发光芯片的投影像主要形成从配光图案的屏
幕配光上的拐点向对向车线侧的配光。 本发明具有以下效果。 本发明(方案1的发明)的车辆用前照灯通过用于解决上述问题的方法，若使半 导体型光源的发光芯片点亮发光，则从发光芯片放射的光从透镜的入射面入射并从透镜的 出射面出射时，作为与遮断线大致接触的发光芯片的投影像出射以防从配光图案的屏幕配 光上的遮断线向上方向突出，所以利用半导体型光源和透镜，能够得到具有遮断线的配光 图案。 而且，本发明(方案l的发明)的车辆用前照灯由于由半导体型光源和透镜构 成，因此与现有的车辆用前照灯比较，部件件数少也可以，由此，能够实现小型化、轻量化、 成本降低化。并且，本发明(方案l的发明)的车辆用前照灯其光源与光学元件的部件数 关系成为半导体型光源的一个构成部件与光学元件的透镜的一个构成部件的部件数关系
(i:i)。其结果，本发明(方案i的发明)的车辆用前照灯与光源和光学元件的部件数关
系成为光源的一个构成部件和光学元件的两个构成部件的投影透镜及遮蔽部件的部件数
关系(i : 2)的现有的车辆用前照灯比较，光学元件侧的不均的组合的误差消失，能够提高
光学元件侧的透镜的组装精度。 还有，本发明(方案1的发明)的车辆用前照灯由于由半导体型光源和透镜构成，
所以与反射镜的反射式的车辆用前照灯比较，不需要进行反射镜的反射面的反射材料表面 处理。其结果，本发明(方案1的发明)的车辆用前照灯不存在由反射镜的反射面的反射 材料表面处理的制造不均所引起的配光控制的不均，由此，能够高精度且简单地控制配光。 另外，本发明(方案2的发明)的车辆用前照灯通过用于解决上述问题的方法，得
到中央部分的光度(照度、光量)最高，且随着从中央部分向周边部分转移光度(照度、光 量)逐渐变低的配光图案，所以适合得到具有遮断线的配光图案例如近光束用配光图案。
而且，本发明(方案2的发明)的车辆用前照灯，将半导体型光源及透镜分别由点配光功能的半导体型光源及透镜和扩散配光功能的半导体型光源及透镜分担，所以即使半导体型光 源的发光输出功率小，也能得到足够的配光图案的光度(照度、光量)，尤其是，在配光图案 的中央部分得到足够光度(照度、光量)的点配光。 而且，本发明(方案3的发明)的车辆用前照灯利用解决上述问题的方法，适合得 到具有由行驶车线侧的上水平遮断线和行驶车线侧的倾斜遮断线和对向车线侧的下水平 遮断线构成的遮断线(Z遮断线)的配光图案、例如近光束用配光图案。而且，本发明(方案 3的发明)的车辆用前照灯由于使点配光用半导体型光源的发光芯片的长边相对水平轴倾 斜，并且使扩散配光用半导体型光源的发光芯片的长边与水平轴平行，所以可以使点配光 沿着倾斜遮断线，而且使扩散配光沿着上水平遮断线及下水平遮断线，能可靠地得到具有Z 遮断线的配光图案、例如近光束用配光图案。


图1是表示本发明车辆用前照灯的实施例的主要部分的立体图。
图2是同样是表示主要部分的分解立体图。 图3是表示点配光用的半导体型光源及透镜和扩散配光用的半导体型光源及透 镜的俯视图。 图4是表示点配光用的透镜和扩散配光用的透镜的主视图。
图5是表示点配光用的透镜的立体图。
图6是表示点配光用的透镜的图4中的VI-VI线剖视图。
图7是表示点配光用的透镜的图4中的VII-VII线剖视图。
图8是表示点配光用的透镜的变形例的对应于图7的剖视图。
图9是表示点配光用的变形例的对应于图7的剖视图。
图10是表示扩散配光用的半导体型光源的发光芯片的说明图。
图11是表示点配光用的半导体型光源的发光芯片的说明图。 图12是表示点配光用的透镜的出射面处于初始状态时的从第一象限和第四象限 出射的点配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像的说明图。 图13是表示点配光用的透镜的出射面处于初始状态时的从第二象限和第三象限 出射的点配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像的说明图。 图14是表示点配光用的透镜的出射面被曲面控制时的从第一象限和第四象限出 射的点配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像的说明图。 图15是表示点配光用的透镜的出射面被曲面控制时的从第二象限和第三象限出 射的点配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像的说明图。 图16是表示利用由点配光用的半导体型光源及透镜构成的灯单元得到的点配光 (点配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像组)的说明图。 图17是表示利用由扩散配光用的半导体型光源及透镜构成的灯单元得到的扩散
配光(扩散配光用的半导体型光源的发光芯片的投影像组)的说明图。 图18是表示将图16的点配光和图17的扩散配光合成而得到的近光束用配光图
案的说明图。
图中
1-车辆用前照灯，2S_点配光用的半导体型光源，3S_点配光用的透镜， 2W_扩散配光用的半导体型光源，3W_扩散配光用的透镜， 4-散热部件，5-前部，6-后部，7S、7W-基板，8S、8W-发光芯片， 9S、9W-密封树脂部件，10-固定部，11S、11W入射面， 12S、12W_出射面，VU-VD-屏幕的上下的垂直线， HL-HR-屏幕的左右的水平线，X-X轴(水平轴)，Y-Y轴(铅垂轴)， Z-Z轴，R-右侧，L-左侧，U-上侧，D-下侧，F_前侧，B_后侧， E-拐点，CL1-倾斜遮断线，CL2-上水平遮断线，CL3_下水平遮断线， LP-近光束用配光图案，SP-点配光，WP-扩散配光， OS、 OW-发光芯片的中心，FS、 FW-透镜的基准焦点， ZS、 ZW-透镜的基准轴，YS、 YW-通过发光芯片的中心的铅垂轴，e° -点配光用的半导体型光源的发光芯片的倾斜角度，ei° -入射透镜的入射面的光从半导体型光源的发光芯片的中心的角度， II、 12、 13、 14-出射面处于初始状态时的发光芯片的投影像， 110、 120、 130、 140-出射面被曲面控制时的发光芯片的投影像， Ql-第一象限，Q2-第二象限，Q3-第三象限，Q4第四象限， PI-第一标本点，P2-第二标本点，P3-第三标本点，P4-第四标本点， C12-通过第一标本点和第二标本点的截面曲线， C22-第一象限中的第二象限的翻转截面曲线， C14-通过第一标本点和第四标本点的截面曲线， Cll-第四象限中的第一象限的翻转截面曲线， Tl-高的部分的尺寸，T2-低的部分的尺寸， TH-变高的部分，TT-相同高度的部分。
具体实施例方式
以下，基于附图对本发明的车辆用前照灯的实施例进行详细说明。而且，本发明并 不限定于该实施例。在图中，标记"VU-VD"表示屏幕的上下的垂直线。标记"HL-HR"表示 屏幕的左右的水平线。图12 图17表示用电脑模拟得到的屏幕上的发光芯片的投影像 (出射像)或投影像组(出射像组)的说明图。另外，在本说明书及权利要求中，"上、下、 前、后、左、右"是将本发明的车辆用前照灯安装在车辆(汽车)上时的车辆的"上、下、前、 后、左、右"。而且，在图6 图9中，为了便于说明，省略了剖面线。
实施例 以下，对本实施例的车辆用前照灯的结构进行说明。图中，标记1是本实施例中的 车辆用前照灯(汽车用前照灯)。上述车辆用前照灯1是左侧行驶车线用的车辆用前照灯。 而且，右侧行驶车线用的车辆用前照灯在左侧行驶车线用的上述车辆用前照灯1的结构等 中，左右相反。另外，在图2中，X、Y、Z构成直角坐标系(X-Y-Z直角坐标系)。X轴是左右 方向的水平轴，对向车线侧，即在本实施例中右侧R为+方向，左侧L为-方向。而且，Y轴 为上下方向的铅垂轴，在本实施例中，上侧U为+方向，下侧D为-方向。还有，Z轴为与上 述X轴及上述Y轴正交的前后方向的轴，在本实施例中，前侧F为+方向，后侧B为-方向。
上述车辆用前照灯1如图18所示，将具有遮断线(Z遮断线)的配光图案例如近 光束用配光图案(防眩用配光图案)LP向车辆(未图示)的前方照射，上述遮断线包括从 拐点E直到行驶车线侧(左侧)向上斜度的倾斜遮断线CLl ;从倾斜遮断线CLl直到行驶 车线侧水平的上水平遮断线CL2 ;以及从拐点E直到对向车线侧(右侧)水平的下水平遮 断线CL3。而且，上述倾斜遮断线CL1与屏幕的水平线HL-HR所成的角度约为15。。另外， 上述拐点E是在上下垂直线VU-VD上并且在比左右水平线HL-HR靠下方的位置，上述倾斜 遮断线CLl与上述下水平遮断线CL3的焦点。 上述车辆用前照灯1如图2所示，包括点配光用的半导体型光源2S及透镜3S、扩 散配光用的半导体型光源2W及透镜3W、散热部件4、未图示的灯壳体及灯玻璃(例如，透明 的外透镜等)。 上述散热部件4由在前面(正面)具有圆形的固定面的圆板形状的前部5和从中 间部直到后部翅片形状的后部6构成。上述散热部件4例如由热导率高的树脂部件或金属 部件构成。 上述点配光用的半导体型光源2S和上述扩散配光用的半导体型光源2W(以下，简 称为"半导体型光源2S、2W")分别固定在上述散热部件4的前部5的固定面的上下方向的 中间部的左右。另一方面，上述点配光用的透镜3S和上述扩散配光用的透镜3W(以下，简 称为"透镜3S、3W") —体地构成，并配置在上述半导体型光源2S、2W的前侧F，而且固定在 上述散热部件4的前部5的侧面。 上述点配光用的半导体型光源2S及透镜3S以及上述扩散配光用的半导体型光源 2W及透镜3W以及上述散热部件4构成灯单元。上述灯单元2S、3S、2W、3W、4在由上述灯壳 体及上述灯玻璃划分的灯室内，配置成可通过光轴调整机构绕水平轴向上下且绕垂直轴向 左右进行光轴调整。而且，在上述灯室内，除了上述灯单元2S、3S、2W、3W、4以外，有时还配 置雾灯、转向灯、最外端标识灯、方向指示灯等的其他灯单元。 上述点配光用的半导体型光源2S及透镜3S具有形成图18所示的上述近光束用 配光图案LP的屏幕配光上的大致中央部分的点配光SP的功能。而且，上述扩散配光用的 半导体型光源2W及透镜3W具有形成图18所示的上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上 的整体部分的扩散配光WP的功能。 上述半导体型光源2S、2W如图3所示，包括基板7S、7W、设在上述基板7S、7W上的 发光芯片8S、8W、以及密封上述发光芯片8S、8W的薄的长方体形状的密封树脂部件(透镜部 件)9S、9W。而且，上述密封树脂部件9S、9W的表面呈凸曲面。上述半导体型光源2S、2W通 过支架或固定框分别固定在上述散热部件4的前部5的固定面上。 上述发光芯片8S、8W如图10、图ll所示，呈平面矩形形状(平面长方形)S卩，将5 个正方形的芯片沿X轴方向(水平方向)排列而成。而且，也可以使用一个长方形的芯片。
上述发光芯片8S、8W的中心0S、 0W位于上述透镜3S、3W的基准焦点FS、 FW或其 附近，而且位于上述透镜3S、3W的基准轴(光轴)ZS、ZW或其附近。上述透镜3S、3W的基准 轴ZS、 ZW是与上述Z轴平行且通过上述发光芯片8S、8W的中心0S、 0W的法线。而且，上述 X轴通过上述发光芯片8S、8W的中心0S、0W。另外，在图10、图11中，YS、YW是与上述Y轴 平行且通过上述发光芯片8S、8W的中心0S、0W的点配光用的铅垂轴(Y轴)、扩散配光用的 铅垂轴(Y轴)。
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上述发光芯片8S、8W的发光面朝向上述透镜3S、3W的基准轴ZS、 ZW的前侧F(前 方向)。而且，上述扩散配光用的半导体型光源2W的上述发光芯片8S的长边如图10所示， 平行于与上述透镜3W的基准轴ZW正交的上述X轴(水平轴)。另一方面，上述点配光用的 半导体型光源2S的上述发光芯片8S的长边如图11所示，将上述点配光用的半导体型光源 2S的上述发光芯片8S以上述透镜3S的基准轴ZS为中心旋转9° (例如，大约5。)而 相对上述X轴倾斜，以使相对于上述X轴行驶车线侧(在该例子中为左侧L)比对向车线侧 (在该例子中为右侧R)靠上。 另外，也可是使上述点配光用的半导体型光源2S的上述发光芯片8S的长边与上 述扩散配光用的半导体型光源2W的上述发光芯片8S的长边同样，与上述X轴平行。而且， 也可以使上述点配光用的半导体型光源2S的上述发光芯片8S的长边与上述点配光用的半 导体型光源2S的上述发光芯片8S的长边同样，相对上述X轴倾斜。 上述点配光用的透镜3S与上述扩散配光用的透镜3W —体地形成。在上述透镜
3S、3W的左右两侧部，一体地设有固定部10。上述固定部10利用螺钉等固定在上述散热部
件4的前部5的左右两侧面。其结果，上述透镜3S、3W固定在上述散热部件4上。 上述透镜3S、3W具备来自上述半导体型光源2S、2W的发光芯片8S、8W的光入射
的入射面11S、11W ;以及入射到上述透镜3S、3W中的光出射的出射面12S、12W。 上述透镜3S、3W的入射面11S、11W由圆锥曲面(例如，椭圆、圆、抛物、双曲等的曲
线、或者平面等的二次曲面)构成。而且，在该例子中，上述透镜3S、3W的入射面11S、11W
在铅垂截面(垂直截面、纵截面)内，呈中央部相对周边部向后侧B突出的凸面(圆柱面)。
上述透镜3S、3W的入射面11S、11W最好做成凸面，但是也可以是在铅垂截面内中央部相对
周边部向前侧F凹下的凹面，而且，也可以是平面。在上述透镜3S、3W的入射面11S、11W上，
入射从上述半导体型光源2S、2W的发光芯片8S、8W的中心0S、 0W(上述透镜3S、3W的基准
轴zs、zw)到er (例如，约so。以上，在该例子中为约60。)的光。 上述透镜3S、3W的出射面12S、12W由被曲面控制成上述发光芯片8S、8W的投影像 的一部分与上述遮断线CL1、 CL2、 CL3大致接触的自由曲面构成，以防从上述透镜3S、3W的 出射面12S、12W出射的上述发光芯片8S、8W的投影像从上述近光束用配光图案LP的屏幕 配光上的上述遮断线CL1、CL2、CL3向上方突出。 以下，对上述点配光用的透镜3S的出射面12S的曲面控制，参照图4、图12 图 15进行说明。 首先，将上述点配光用的上述半导体型光源2S和上述透镜3S如上述结构那样进 行配置。固定上述透镜3S的入射面11S的圆锥曲面。另一方面，将上述透镜3S的出射面 12S的自由曲面设为初始的自由曲面。 然后，使上述半导体型光源2S的发光芯片8S点亮发光。于是，上述发光芯片8S 的投影像组投影(出射)到屏幕上。在此，说明从图4所示的上述透镜3S的出射面12S的 四个标本点P1、P2、P3、P4出射的上述发光芯片8S的投影像II、 12、 13、 14。上述发光芯片 8S的投影像I1、 12、 13、 14如图12、图13所示投影(出射)到屏幕上。此时，由于上述透 镜3S的出射面12S的自由曲面是初始的自由曲面，因此投影到屏幕上的投影像I1、I2、I3、 14的一部分( 一半或一半以上的部分)从上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的上述 遮断线CL1、CL2、CL3向上方突出。
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然后，将图12、图13所示的投影像I1、I2、I3、I4设计修正为图14、图15所示的投 影像110、 120、 130、 140。进行了设计修正的投影像110、 120、 130、 140的一部分P10、P20、 P30、P40与上述弱光线配光图案LP的屏幕配光上的上述遮断线CL1、CL2、CL3大致接触，进 行了设计修正的投影像110、 120、 130、 140不会从上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上 的上述遮断线CL1、CL2、CL3向上方突出。 而且，对上述点配光用的透镜3S的出射面12S的自由曲面的曲面进行控制，以使 得到进行了设计修正的投影像110、 120、 130、 140。通过这样，得到上述点配光用的透镜3S 的出射面12S的自由曲面。而且，以同样的方法，得到上述扩散配光用的透镜3W的出射面 12W的自由曲面。 如上所述进行了曲面控制的上述透镜3S、3W的出射面12S、12W的自由曲面具有以 下特征。即，如图4 图7所示，将上述透镜3S、3W的出射面12S、12W的自由曲面，主视时 (从前侧F观察的状态)以上述透镜3S、3W的基准轴ZS、ZW为原点，利用通过上述原点并彼 此正交的铅垂轴YS、YW和水平轴的X轴，分割成第一象限Ql、第二象限Q2、第三象限Q3、第 四象限Q4。在此，在上述点配光用的透镜3S中，关于上述铅垂轴YS将上述第一象限Ql和 上述第二象限Q2以对称的位置关系比较的场合，S卩、将上述点配光用的透镜3S的上述第一 象限Ql和上述第二象限Q2用通过上述第一标本点Pl和上述第二标本点P2的与上述水平 轴的X轴平行的水平面切断时所得到的、通过上述第一标本点Pl和上述第二标本点P2的 上述第一象限Ql中的截面曲线C12与作为上述第二象限Q2中的截面曲线且以上述铅垂轴 YS为边界翻转的上述第一象限Ql中的上述第二象限Q2的翻转截面曲线C22进行比较的场 合，上述第一象限Q1的约1/3以上的部分(在该例子中为全部的部分)在上述透镜3S的 基准轴ZS的前方向(前侧F)比上述第二象限Q2高。例如，如图6所示，在比较上述第一 象限Ql中的上述第一标本点Pl和上述第一象限Ql中的上述第二象限Q2的上述第二标本 点P2的翻转点P21的场合，上述第一象限Ql中的上述第一标本点Pl比上述第一象限Ql 中的上述第二象限Q2的上述第二标本点P2的翻转点P21向前侧F高出尺寸Tl部分。上 述第一象限Ql的比上述第二象限Q2变高的部分TH如图8所示，可以从上述透镜3S的边 缘开始，而且，也可以如图9所示从上述透镜3S的中央开始，还有，虽然未图示，但也可以从 上述透镜3S的边缘与中央之间的中间开始。另外，在图8、图9中，TT是上述第一象限Q1 的与上述第二象限Q2相同高度的部分。 另外，在上述点配光用的透镜3S中，关于上述水平轴的X轴将上述第一象限Q1和 上述第四象限Q4以对称的位置关系比较的场合，S卩、将上述点配光用的透镜3S的上述第一 象限Ql和上述第四象限Q4用通过上述第一标本点Pl和上述第四标本点P4的与上述铅垂 轴YS平行的铅垂面切断时所得到的、通过上述第一标本点Pl和上述第四标本点P4的上述 第四象限Q4中的截面曲线C14与作为上述第一象限Ql中的截面曲线且以上述水平轴的X 轴为边界翻转的上述第四象限Q4中的上述第一象限Ql的翻转截面曲线Cll进行比较的场 合，上述第一象限Ql的约1/3以上的部分(在该例子中为全部的部分)在上述透镜3S的 基准轴ZS的前方向(前侧F)比上述第四象限Q4低。例如，如图7所示，在比较上述第四 象限Q4中的上述第四标本点P4和上述第四象限Q4中的上述第一象限Ql的上述第一标本 点P1的翻转点P14的场合，上述第四象限Q4中的上述第一象限Q1的上述第一标本点P1 的翻转点P14比上述第四象限Q4中的上述第四标本点P4向前侧F低尺寸T2部分。上述第一象限Q1的比上述第四象限Q4变低的部分约为1/3至全部。上述变低的部分可以从上 述透镜3S的边缘开始，而且，也可以从上述透镜3S的中央开始，还有，也可以从上述透镜3S 的边缘与中央之间的中间开始。 另一方面，上述扩散配光用的透镜3W的出射面12W的自由曲面也具有与上述点配 光用的透镜3S的出射面12S的自由曲面相同的特征。即，上述扩散配光用的透镜3W的出 射面12W的自由曲面由如下自由曲面构成，在关于上述铅垂轴YW将上述第一象限Ql与上 述第二象限Q2以对称的位置关系进行了比较的场合，上述第一象限Q1的约1/3以上的部 分在上述透镜3W的基准轴ZW的前方向比上述第二象限Q2高，而且，在关于申诉水平轴的 X轴将第一象限Q1与第四象限Q4以对称的位置关系进行了比较的场合，上述第一象限Q1 的约1/3以上的部分在上述透镜3W的基准轴ZW的前方向比上述第四象限Q4低。
在此，从上述透镜3S、 3W的被曲面控制的出射面12S、 12W的四个标本点P1 、P2 、P3 、 P4出射的上述发光芯片8S、8W的投影像110、 120、 130、 140从图12、图13的状态被设计修 正为图14、图15的状态。 其结果，如图16(B)所示，从上述点配光用透镜3S的出射面12S的上述第一象限 Ql出射的上述发光芯片8S的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的 从上述拐点E向行驶车线侧(左侧)的配光。 而且，如图16(C)所示，从上述点配光用透镜3S的出射面12S的上述第二象限Q2 出射的上述发光芯片8S的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的从 上述拐点E向对向车线侧(右侧)的配光。 还有，如图16(D)所示，从上述点配光用透镜3S的出射面12S的上述第三象限Q3 出射的上述发光芯片8S的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的从 上述拐点E向对向车线侧(右侧)的配光。 另外，如图16(E)所示，从上述点配光用透镜3S的出射面12S的上述第四象限Q4 出射的上述发光芯片8S的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的从 上述拐点E向行驶车线侧(左侧)的配光。 而且，若合成图16(B)所示的配光、图16(C)所示的配光、图16(D)所示的配光和 图16(E)所示的配光，则形成图16(A)所示的上述近光束用配光图案LP的点配光SP。
另一方面，如图17(B)所示，从上述扩散配光用透镜3W的出射面12W的上述第一 象限Ql出射的上述发光芯片8W的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配 光上的从上述拐点E向行驶车线侧(左侧)的配光。 而且，如图17(C)所示，从上述扩散配光用透镜3W的出射面12W的上述第二象限 Q2出射的上述发光芯片8W的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的 从上述拐点E向对向车线侧(右侧)的配光。 还有，如图17(D)所示，从上述扩散配光用透镜3W的出射面12W的上述第三象限 Q3出射的上述发光芯片8W的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的 从上述拐点E向对向车线侧(右侧)的配光。 另外，如图17(E)所示，从上述扩散配光用透镜3W的出射面12W的上述第四象限 Q4出射的上述发光芯片8W的投影像组主要形成上述近光束用配光图案LP的屏幕配光上的 从上述拐点E向行驶车线侧(左侧)的配光。
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而且，若合成图17(B)所示的配光、图17(C)所示的配光、图17(D)所示的配光和 图17(E)所示的配光，则形成图17(A)所示的上述近光束用配光图案LP的点配光WP。
本实施例中的车辆用前照灯1由如上所述的结构构成，以下，对其租用进行说明。
首先，使车辆用前照灯1的半导体型光源2S、2W的发光芯片8S、8W点亮发光。于 是，从半导体型光源2S、2W的发光芯片8S、8W放射光。该光从透镜3S、3W的入射面11S、11W 入射并从透镜3S、3W的出射面12S、12W出射。此时，发光芯片8S、8W的投影像I10、 120、 130、140如下出射，即不会从近光束用配光图案LP的屏幕配光上的遮断线CL1、CL2、CL3向 上方突出，而且与遮断线CL1、 CL2、 CL3大致接触。 其结果，分别得到图16所示的近光束用配光图案LP的点配光SP和图17所示的 近光束用配光图案LP的扩散配光WP，而且它们合成之后，得到图18所示的近光束用配光图 案LP。 通过这样，图18所示的近光束用配光图案LP向车辆前方照射。 本实施例中的车辆用前照灯1具有如上所述的结构及作用，以下，对其效果进行说明。 本实施例中的车辆用前照灯1若使半导体型光源2S、2W的发光芯片8S、8W点亮发 光，则从发光芯片8S、8W放射的光从透镜3S、3W的入射面11S、11W入射并从透镜3S、3W的 出射面12S、12W出射时，作为与遮断线CL1、CL2、CL3大致接触的发光芯片8S、8W的投影像 出射，以防从近光束用配光图案LP的屏幕配光上的遮断线CL1、CL2、CL3向上方向突出，所 以利用半导体型光源2S、2W和透镜3S、3W，能够得到具有遮断线CL1、 CL2、 CL3的近光束用 配光图案LP。 而且，本实施例中的车辆用前照灯l由于由半导体型光源2S 、2W和透镜3S、3W构 成，因此与现有的车辆用前照灯比较，部件件数少也可以，由此，能够实现小型化、轻量化、 成本降低化。并且，本实施例中的车辆用前照灯1其光源与光学元件的部件数关系成为半 导体型光源2S、2W的一个构成部件与光学元件的透镜3S、3W的一个构成部件的部件数关系 (1 : 1)。其结果，本实施例中的车辆用前照灯l与光源和光学元件的部件数关系成为光源
的一个构成部件和光学元件的两个构成部件的投影透镜及遮蔽部件的部件数关系(i : 2)
的现有的车辆用前照灯比较，光学元件侧的不均的组合的误差消失，能够提高光学元件侧
的透镜3S、3W的组装精度。 还有，本实施例中的车辆用前照灯1由于由半导体型光源和透镜构成，所以与反 射镜的反射式的车辆用前照灯比较，不需要进行反射镜的反射面的反射材料表面处理。其 结果，本实施例中的车辆用前照灯1不存在由反射镜的反射面的反射材料表面处理的制造 不均所引起的配光控制的不均，由此，能够高精度且简单地控制配光。 另外，本实施例中的车辆用前照灯1由点配光用的半导体型光源2S及透镜3S得 到点配光SP，而且，由扩散配光用的半导体型光源2W及透镜3W得到扩散配光WP。因此，本 实施例中的车辆用前照灯l得到中央部分的光度(照度、光量)最高，且随着从中央部分向 周边部分转移光度(照度、光量)逐渐变低的配光图案，所以适合得到具有遮断线CL1、CL2、 CL3的配光图案、例如近光束用配光图案LP。而且，本实施例中的车辆用前照灯l将半导体 型光源及透镜分别由点配光功能的半导体型光源2S及透镜3S和扩散配光功能的半导体型 光源2W及透镜3W分担，所以即使半导体型光源2S、2W的发光输出功率小，也能得到足够的配光图案的光度(照度、光量)，尤其是，在近光束用配光图案LP的中央部分得到足够光度 (照度、光量)的点配光。 而且，本实施例中的车辆用前照灯l由于使点配光用半导体型光源2S的发光芯片 8S的长边相对水平轴的X轴倾斜，并且使扩散配光用半导体型光源2W的发光芯片8W的长 边与水平轴的X轴平行，所以可以使点配光SP沿着倾斜遮断线CL1，而且使扩散配光WP沿 着上水平遮断线CL2及下水平遮断线CL3。因此，本实施例中的车辆用前照灯l适合得到具 有由行驶车线侧(左侧)的上水平遮断线CL2和行驶车线侧(左侧)的倾斜遮断线CL1和 对向车线侧(右侧)的下水平遮断线CL3构成的遮断线(Z遮断线)的配光图案、例如近光 束用配光图案LP，能可靠地得到具有Z遮断线的配光图案、例如近光束用配光图案LP。
另外，在上述实施例中，作为配光图案对近光束用配光图案LP进行了说明。但是， 在本发明中，作为配光图案也可以是弱光线用配管图案LP以外的配光图案，例如高速公路 用配光图案、雾灯用配光图案等具有遮断线的配光图案。 而且，在上述实施例中，作为遮断线说明了由倾斜遮断线CL1、上水平遮断线CL2 和下水平遮断线CL3构成的Z遮断线。但是，在本发明中，作为遮断线，也可以是Z遮断线 以外的遮断线，例如只是水平的遮断线，或者以拐点为边界由行驶车线侧的倾斜遮断线和 对向车线侧的水平遮断线构成的遮断线。 还有，在上述实施例中，对左侧行驶车线用的车辆用前照灯1进行了说明。但是， 在本发明中，也能应用于右侧行驶车线用的车辆用前照灯。 另外，在上述实施例中，点配光用的半导体型光源2S及透镜3S和扩散配光用的半 导体型光源2W及3W在X轴方向上以并列状态配置。但是，在本发明中，也可以将点配光用 的半导体型光源2S及透镜3S和扩散配光用的半导体型光源2W及3W在上下方向配置，或 者在上下左右倾斜方向配置，或者在前后交错配置。 而且，在上述实施例中，包括由点配光用的半导体型光源2S及透镜3S构成的灯单 元和由扩散配光用的半导体型光源2W及3W构成的灯单元。但是，在本发明中，可以是由一 个半导体型光源及一个透镜构成的一个灯单元，并形成具有遮断线的配光图案，或者，也可 以由三个以上的灯单元形成具有遮断线的配光图案。
权利要求
一种车辆用前照灯，以半导体型光源为光源，并将具有遮断线的配光图案向车辆的前方照射，其特征在于，具备具有平面矩形形状的发光芯片的半导体型光源；以及将来自上述半导体型光源的上述发光芯片的光作为具有遮断线的配光图案向前方照射的透镜，上述发光芯片的中心位于上述透镜的基准焦点或其附近，且位于上述透镜的基准轴上或其附近，上述发光芯片的发光面朝向上述透镜的基准轴的前方向，上述发光芯片的长边与正交于上述透镜的基准轴的水平轴平行或者相对上述水平轴倾斜，上述透镜的入射面由圆锥曲面构成，上述透镜的出射面由自由曲面构成，该自由曲面以上述发光芯片的投影像的一部分与上述遮断线大致接触的方式进行了曲面控制从而使从上述透镜的出射面出射的上述发光芯片的投影像不从上述配光图案的屏幕配光上的上述遮断线向上方向突出，上述透镜的出射面的自由曲面是如下自由曲面在主视时以上述透镜的基准轴为原点，并利用通过上述原点且相互正交的铅垂轴和水平轴分割成第一象限、第二象限、第三象限、第四象限，在关于上述铅垂轴将第一象限和第二象限以对称的位置关系比较的场合，上述第一象限的约1/3以上的部分在上述透镜的基准轴的前方向比上述第二象限高，而且，在关于上述水平轴将上述第一象限和上述第四象限以对称的位置关系比较的场合，上述第一象限的约1/3以上的部分在上述透镜的基准轴的前方向比上述第四象限低。
2. 根据权利要求1所述的车辆用前照灯，其特征在于，上述半导体型光源及上述透镜具备起到上述配光图案的屏幕配光上的大致中央部分 的点配光的功能的点配光用半导体型光源及透镜；以及起到上述配光图案的屏幕配光上的 整体部分的扩散配光的功能的扩散配光用半导体型光源及透镜。
3. 根据权利要求2所述的车辆用前照灯，其特征在于，上述配光图案的上述遮断线包括从拐点直到行驶车线侧向上斜度的倾斜遮断线、从 上述倾斜遮断线直到行驶车线侧水平的上水平遮断线、以及从拐点直到对向车线侧水平的 下水平遮断线，上述点配光用半导体型光源的上述发光芯片的长边以上述透镜的基准轴为中心，并以 行驶车线侧相对上述水平轴比对向车线侧还靠上的方式，旋转约5°而相对上述水平轴倾 斜，上述扩散配光用半导体型光源的上述发光芯片的长边与上述水平轴平行， 从上述点配光用透镜及上述扩散配光用透镜的出射面的上述第一象限及上述第四象限出射的上述发光芯片的投影像主要形成从上述配光图案的屏幕配光上的上述拐点向行驶车线侧的配光，从上述点配光用透镜及上述扩散配光用透镜的出射面的上述第二象限及上述第三象 限出射的上述发光芯片的投影像主要形成从上述配光图案的屏幕配光上的上述拐点向对 向车线侧的配光。
全文摘要
本发明的课题是实现小型化、轻量化、成本降低化和光学元件的组装精度的提高。本发明的车辆用前照灯具备半导体型光源(2S、2W)和透镜(3S、3W)。透镜(3S、3W)的出射面(12S、12W)由进行了曲面控制的自由曲面构成，以防从出射面(12S、12W)出射的半导体型光源(2S、2W)的发光芯片(8S、8W)的投影像(I10、I20、I30、I40)从近光束用配光图案(LP)的屏幕图案上的遮断线(CL1、CL2、CL3)向上方突出。其结果，本发明能够实现小型化、轻量化和成本降低化。而且，能够提高光学元件的组装精度。
文档编号F21S8/10GK101761848SQ200910164820
公开日2010年6月30日 申请日期2009年8月7日 优先权日2008年12月25日
发明者大久保泰宏 申请人:市光工业株式会社