前照灯用光源以及前照灯的制作方法
【专利摘要】本发明利用半圆筒状凹透镜(3)使从LED(2)的发光面发出的光折射以在前照灯(1)的光轴的周向上扩大，从而即使将发出的光的辐射方向具有指向性的LED(2)用于由与没有指向性的白炽灯、放电灯等现有光源所对应的光学构件同样的光学构件构成的前照灯，也能用作能以足够的亮度向车辆前方的左右方向进行照射的前照灯用光源。
【专利说明】前照灯用光源以及前照灯
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用从大致平面状的发光面发出光的LED(半导体光源、发光二极管)的前照灯用光源、以及使用该光源的前照灯。
【背景技术】
[0002]当今，作为车载的前照灯(行驶灯、近光灯等)光源，已开始普及LED来代替以往的钨丝制的白炽灯以及利用电弧放电的放电灯。该LED除了寿命长且能以较小的功率来确保所需要的亮度以外，还能通过提供恒定电流这样的简单控制来发出稳定的亮度，因此，适合于车载用灯具的光源。
[0003]另外，由于LED从半导体芯片的平坦表面发出光，因此具有从发光面向法线方向的辐射较强、而几乎不存在向与发光面平行的方向的辐射这样的指向性，作为由没有指向性的线状光源的白炽灯、放电灯等所对应的现有光源用的光学构件构成的前照灯用的光源，即使使用发光部与现有光源同样的光轴方向上较长的LED，在车辆前方的左右方向上照出的光量也会不足，因此在将LED作为光源时，无法沿用该现有光源用的光学构件。因此，通常在以现有的LED作为光源的前照灯中使用新设计的LED专用光学构件，但若上述发光部使用在光轴方向上较长的LED，并使指向性如现有光源那样，则能将现有光源用的光学构件与至今已开发的技术一起沿用，能实现与现有光源的互换性，从而能实现更合适的前照灯用的光源。下面示出以LED作为光源的灯具的现有例。
[0004]专利文献I的车辆用灯具为了作为车辆用前照灯而获得足够的明度，提高所点亮的LED的数量，因此需要在狭小的空间内设置大量的LED，采用在棱柱的底座的上下左右方向的面上设置LED的结构。该专利文献I中，为了解决光量不足的问题而设置的大量的LED弥补了相互之间发光的指向性，因而不存在与LED的发光的指向性有关的问题。
因此，没有记载有关解决单独使用具有向一个方向发光的指向性的发光元件时的问题的对策。
[0005]此外，对于专利文献2的车辆用前照灯，将具备在车辆的左右方向上较长的发光面的LED用于投影式光学兀件，同时,为了获得左右方向上较窄的布光，在反射镜与LED之间设置凹透镜。该专利文献2在LED发光面的前后左右方向上具备用作凹透镜的光学构件(通常的凹透镜)，因而不存在与在前照灯的光轴方向(与车辆的前后方向相同的方向)上较长的长方形的LED的发光指向性有关的问题。
因此，没有记载有关解决使用在光轴方向上较长、且具有大致平面状的发光面的发光元件时的问题的对策。
[0006]此外,专利文献3的车辆用前照灯为了获得近光灯(low beam)用的布光图案，使用具备在车辆的左右方向上较长的发光面的LED、以及由抛物线系的自由曲面构成的反射镜(光学构件)。该专利文献3的图8和图9中公开了“半导体型光源的能量分布”，因此认为其考虑了 LED的指向性。然而，由于是将车辆的左右方向上较长的长方形的LED组合起来构成前照灯，因此不存在与光轴方向上较长的长方形的LED的发光指向性有关的问题。 因此，没有记载有关解决使用在光轴方向上较长、且具有大致平面状的发光面的发光元件时的问题的对策。
[0007]专利文献4的LED灯泡考虑了灯丝方式的光源与LED光源的互换性，采用在使用灯丝方式光源的头灯中安装LED光源的结构。此时，为了向该头灯的凹面反射镜辐射与头灯方式光源同等的光，将LED的发光面设置在垂直方向上并在该LED的正前方设置发射构件，利用反射构件对该LED向前方辐射的光进行反射从而引导到凹面反射镜。该专利文献4使用将发光面设置在垂直方向上的LED作为光源，并利用设置在LED正前方的反射构件来调整该LED的发光指向性，因此并没有对在光轴方向上较长的发光元件的指向性进行调難
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因此，没有记载有关解决使用在光轴方向上较长的发光元件时的问题的对策。
现有技术文献专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开2004-342574号公报专利文献2:日本专利特开2011-198658号公报
专利文献3:日本专利特开2011-222367号公报专利文献4:国际公开第W02011/111476号刊物
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0009]如上所述，存在如下问题:若不使指向性如现有光源那样，则即使将具有在光轴方向上较长的长方形的发光面的发光元件用作由现有光源用的光学构件构成的车辆用前照灯的光源，车辆前方的左右方向上的光量也会不足。然而，专利文献I?4中没有记载应对使用具有在光轴方向上较长的长方形的发光面的发光元件时的发光指向性的对策。
[0010]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种前照灯光源以及前照灯，即使使用从大致平面发光的发光元件和现有光源用的光学构件，也能与使用现有光源的前照灯同样地向车辆前方的左右方向照射明亮光。
解决技术问题所采用的技术方案
[0011]本发明的前照灯用光源包括具有在前照灯的光轴方向上较长的大致平面状的发光面的发光元件；以及在与前照灯的光轴大致相同的方向上具有焦点轴的半圆筒状的凹透镜，半圆筒状的凹透镜配置在光学构件与发光元件之间。
[0012]此外，本发明的前照灯包括上述前照灯用光源、以及向车辆前方照射该前照灯用光源所产生的光的光学构件。
发明效果
[0013]根据本发明，通过使用具有在前照灯的光轴方向上较长的发光面的发光元件，从而能明亮地照射到车辆前方的正面远处，而且通过使用覆盖该发光元件的发光面的半圆筒状的凹透镜，使得从发光面发出的光以前照灯的光轴为中心呈辐射状地扩散，能大范围地照亮车辆的左右方向。因此，能和白炽灯以及放电灯等现有的线状光源同等地来处理具有大致平面状的发光面的前照灯用光源，因此能沿用现有光源用的光学构件和设计技术来容易地构成前照灯。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明实施方式I的前照灯的结构的剖视图。
图2表示实施方式I的前照灯的内部结构，图2 (a)是剖视图，图2 (b)是主视图，图2 (c)是表不路面照射光的图。
图3是表示实施方式I的前照灯用光源的LED的结构的立体图。
图4是表示没有半圆筒状凹透镜时的、沿图2(a)的1-1箭头看到的LED布光的图。
图5是表示没有半圆筒状凹透镜时的、沿图2(b)的I1-1I箭头看到的LED布光的图。 图6是表示实施方式I的前照灯用光源的结构的立体图。
图7是对半圆筒状凹透镜的折射进行说明的图。
图8是表示具有半圆筒状凹透镜时的、沿图2(a)的箭头1-1看到的LED布光的图。
图9是表示具有半圆筒状凹透镜时的、沿图2(b)的I1-1I箭头看到的LED布光的图。图10表示形成实施方式I的前照灯的近光灯用布光的示例，图10(a)是表示前照灯的内部结构的剖视图，图10(b)是主视图，图10(c)是表示路面照射光的图，图10(d)是表示沿箭头II1-1II看到的LED布光的图。
图11是表示形成实施方式I的前照灯的近光灯用布光的其它示例的图。
图12表示形成实施方式I的前照灯的行驶灯用布光的示例，图12(a)是表示前照灯的内部结构的剖视图，图12(b)是表示路面照射光的图，图12(c)是沿箭头IV-1V看到的LED布光的图。
图13表示实施方式I的前照灯的内部结构，图13(a)是剖视图，图13(b)是主视图，图13(c)是表不路面照射光的图，图13(d)是表不沿箭头V-V看到的LED布光的图。
图14是表示本发明实施方式2的前照灯的内部结构的剖视图。
图15是表示本发明实施方式3的前照灯的内部结构的剖视图。
图16表示带倾斜的半圆筒状凹透镜的结构，图16(a)表示前面，图16(b)表示侧面，图16(c)表不背面。
图17表示本发明实施方式4的前照灯用光源的结构，图17(a)是主视图，图17(b)是侧视图。
图18表示本发明实施方式4的前照灯用光源的变形例，图18(a)是主视图，图18(b)是侧视图。
图19是表示本发明实施方式5的前照灯的结构的剖视图。
图20表示实施方式5的抛物类反射镜式前照灯的内部结构，图20(a)是剖视图，图20(b)是表不路面照射光的图。
图21表示实施方式5的投影式前照灯的内部结构，图21(a)是剖视图，图21(b)是表示路面照射光的图。
【具体实施方式】
[0015]下面，为了更详细地说明本发明，根据附图对用于实施本发明的方式进行说明。
实施方式1.如图1和图2所示，本实施方式I的前照灯I包括:具备在该前照灯I的光轴方向上较长的大致平面状的发光面的LED2 ;在与光轴大致相同的方向上具有焦点轴的半圆筒状凹透镜3 ;将LED2产生的光照射到车辆前方的抛物面(抛物线)状的反射镜4 ;兼用作LED2的散热器的辅助反射镜5 ;壳体6 ;以及前表面透镜7。前照灯I的光轴方向与车辆的前后方向相同。
[0016]在将现有的利用钨丝的红热发光的白炽灯(卤素灯)、以及利用电弧放电的放电灯(HID灯)等用作光源的情况下，由于这些现有光源具有向全方位辐射光的特性，因此能容易地构成不仅向车辆的正面方向也向左右方向照射足够的光的前照灯I。相比于此，从半导体芯片的平坦表面发出光的LED2的发光指向性与现有光源的发光指向性不同，因此在使用LED2作为前照灯I的光源的情况下，需要针对该指向性的对策。
另外，本说明中，由于钨丝、电弧放电的发光部具有长度，因此将该光源称为线状光源。
[0017]图3表示LED2的结构例。LED2是将多个半导体芯片2_1?2_4排列成直线状而成的LED阵列，将这些半导体芯片2-1?2-4的各发光面集合起来从而视为一个发光面。该长方形发光面的长轴方向设置成与前照灯I的光轴方向平行。
或者，也可以使用具备长方形发光面的一个LED作为LED2。此外，发光面的形状也无需限定为图3那样的大致长方形，只要是在前照灯I的光轴方向上较长的形状即可，例如可以是梯形以及椭圆形那样长方形以外的形状。此外，除了直接发出所期望的光的LED以外，也可以使用向发出蓝光的LED添加将该蓝光改变为其它颜色的荧光体来发出所期望的光的LED 作为 LED2。
另外，该LED2的长方形的发光面的形状大致对应于由上述现有光源的钨丝、电弧放电形成的线状光源的形状。
[0018]这里，图4和图5中示出没有半圆筒状凹透镜3时的LED2的布光。图4表示沿图2(a)的箭头1-1看到的、与发光面的长轴方向垂直面方向上的指向性，用实线表示照射光的光强分布。图5表示沿图2(b)的箭头I1-1I看到的、发光面的法线和长轴线所成的面方向上的指向性，用实线表示照射光的光强分布。
LED2具备如下指向性:向发光面的法线方向(车辆的上方向)的辐射较强，而几乎不存在向与发光面平行的方向(车辆的前后左右方向)的辐射。因此，在不使用使发光面朝向多个方向的LED的前照灯1、或者没有半圆筒凹透镜3那样的特殊光学构件的前照灯I中，即使从车辆的正前方朝正面方向照射明亮的光，也无法向左右方向照射足够的光。换言之，即使获得了足够的照亮车辆前方的明度，使得前方明亮，也无法获得足够的照亮左右方向的明度，因而左右方向较暗。而且，若没有在左右方向上扩散的足够的明度，则无法形成近光灯所需要的明暗截止线(明暗边界线)。
[0019]为此，在本实施方式I中，为了改善具有大致长方形且大致平面状的发光面的LED2的发光指向性，在车辆的左右方向上进行充分的光照射，鲜明地形成近光灯的明暗截止线，如图1和图2所示那样，利用半圆筒状凹透镜3覆盖LED2的发光面。该半圆筒状凹透镜3为光学类构件，其必须对可见光透明，因此，由透明且耐热温度较高的玻璃、或者透明且轻的树脂来形成。
[0020]图6是由LED2和半圆筒状凹透镜3构成的前照灯用光源的立体图。为了向车辆的左右方向照射明亮光，在使用简单的光学构件的前照灯I中，在光轴方向上较长的光源较为有利，因此优选使所使用的LED2的发光面在该光轴方向上较长。此外，半圆筒状凹透镜3在与该前照灯I的光轴垂直的一侧具备凹透镜的光学特性即可。因此，使用图6所示那样、具有与前照灯I的光轴大致相同的方向的焦点轴的半圆筒状凹透镜3。
[0021]图7是对半圆筒状凹透镜3的折射进行说明的图。图8和图9示出具有半圆筒状凹透镜3时的LED2的布光。图8的实线表示沿图2(a)的箭头1_1看到的、与发光面的长轴方向垂直面方向上的指向性。虚线相当于没有半圆筒状凹透镜3时的布光(图4)。图9的实线表示沿图2 (b)的箭头I1-1I看到的、发光面的法线和长轴线所成的面方向上的指向性。虚线相当于没有半圆筒状凹透镜3时的布光(图5)。
如图7的实线所示，利用半圆筒状凹透镜3使从LED2的发光面发出的光折射，从而在半圆筒状凹透镜3的焦点轴的周向(图7和图8中空芯箭头所示)上扩大，使得发出的光的一部分也能朝向与发光面平行的方向。也就是说，即使将LED2的发光面朝向垂直方向配置，其发出的光的一部分也能朝向水平方向。沿水平方向扩散的光(图2和图8的箭头A)被前照灯I的反射镜4上反射并向车辆的左右方向照射。
[0022]通过将LED2的长方形的发光面的一点对准反射镜4的焦点并配置在前照灯I内，使得从该焦点部位发出的光(图1中实线表示)成为与前照灯I的光轴平行的光，从而明亮地照向车辆前方远处。此外，从反射镜4的焦点以外的其它部位发出的光会以前照灯I的光轴为中心呈辐射状地扩散，并照向车辆的左右方向的较宽范围。
因此，即使使用从大致长方形的面发光的LED2，也能作为车辆的前照灯I来实线理想的布光。
[0023]如上所述，将从在前照灯I的光轴方向上较长的大致长方形且大致平坦的发光面上发光的LED2与半圆筒状凹透镜3相组合，来作为一组前照灯用光源。
在使用该前照灯用光源的前照灯I中，利用未图示的灯罩等对以前照灯I的光轴为中心而呈辐射状地以180度以上扩散的照射光进行遮挡，从而形成所期望的明暗截止线即可。
辅助反射镜5兼起到散热器的作用，对LED2产生的热进行散热，并将该热量传递给反射镜4，也从反射镜4进行散热。
[0024]接着，对形成近光灯用布光的示例进行说明。
图10(a)是表示前照灯I的内部结构的剖视图，图10(b)是其主视图，图10(c)是表示路面照射光的图，图10(d)是表示沿II1-1II箭头看到的LED2的布光的图。通过将构成为一体的半圆筒状凹透镜3和LED2在以前照灯I的光轴为转轴进行旋转的状态下固定于反射镜4a(以及图1所示的辅助反射镜5)，从而使LED2的发光方向旋转到合适的角度。另夕卜，图10中，根据LED2和半圆筒状凹透镜3的旋转方向，使反射镜4a的左右其中一方扩大。
[0025]例如在进行左侧通行用布光的前照灯I中，如图10 (b)和图10 (d)那样使LED2的发光方向朝向车辆前方并向右旋转例如7.5度左右，如图10(c)那样，正面左侧的明暗截止线向较高位置旋转15度左右。由此，能在左侧的人行道照射到较高位置，从而容易发现行人以及障碍物等。此外，能将向右侧道路的照射限制在合适的高度，不会照射到相向车辆的驾驶员而造成其炫目，因此不会妨碍相向车辆的驾驶员的驾驶操作。
在进行右侧通行用的布光的前照灯I中，与图10的旋转方向相反，朝向车辆前方并使发光方向向左旋转例如7.5度左右，从而将LED2和半圆筒状凹透镜3固定于反射镜4a。另外，该结构是使用半圆筒状凹透镜3的示例，该半圆筒状凹透镜3利用折射使光的照射范围相对于LED2的法线分别向左右扩大到97.5度，在该结构中，LED2所产生的照射范围总体上扩展到195度，通过使该光源向右侧旋转7.5度，从而旋转成使正面右侧的明暗截止线水平，正面左侧的明暗截止线从水平高出15度。
[0026]或者，也能如图11所示那样对半圆筒状凹透镜3进行变形来形成近光灯用的布光。图11是对变形半圆筒状凹透镜3a的折射进行说明的图。通过使变形半圆筒状凹透镜3a的、车辆前方右侧和左侧的焦点距离为不同的值来改变向右侧和左侧照射的光的折射量，从而使LED2的实质发光方向旋转到合适的角度。顺带一提，在图11中，向着纸面使左侧的凹透镜比右侧厚，从而使发光方向向着纸面朝左侧旋转。
另外，在该结构下，通过将半圆筒状凹透镜3变形成变形半圆筒状凹透镜3a那样来操作LED2的发光方向，因此无需如图10那样旋转LED2的发光面。
[0027]接着，对形成行驶灯用布光的示例进行说明。
图12(a)是表示前照灯I的内部结构的剖视图，图12(b)是表示路面照射光的图，图12(c)是表示沿IV-1V箭头看到的LED2的布光的图。将图3那样的多个半导体芯片2_1?2-4中任意个数的LED2b配置在反射镜4a的焦点前方(反射镜的开口)一侧，将剩余的LED2c配置在反射镜4a的焦点后方(反射镜)一侧。如图12(b)所示,若将反射镜4a的焦点前方一侧的LED2b点亮，则产生的光会被反射镜4a反射而照向明暗截止线的下方，能形成近光灯用的布光。另一方面，若同时点亮反射镜4a的焦点后方一侧的LED2c和前方一侧的LED2b，则LED2c所产生的光会被反射镜4a反射从而能照向明暗截止线的上方，能利用LED2b、2c双方来形成行驶灯用的布光。
[0028]另外，若使用一枚结构的半圆筒状凹透镜3使白色光折射，则利用色差对透过的白色光进行分光，使得构成白色光的单色(光谱)在照射范围的边缘、即明暗边界部的暗部侧附近分离并呈现。其原理与利用棱镜将白色光分解为彩虹色的原理相同。
[0029]图13(a)是表示前照灯I的内部结构的剖视图，图13(b)是其主视图，图13(c)是表示路面照射光的图，图13(d)是表示沿V-V箭头看到的LED2的布光的图。根据上述理由，在前照灯I中，构成LED2所发出的白色光的一些单色(图13中用多个虚线表示)在照出的车辆前方的明暗截止线的暗部侧附近分离从而能被肉眼观察。该分离后的照射光会使驾驶员的可视性变差，因此优选前照灯I具备对该单色光进行遮挡、或者向无关紧要的方向反射而不照射前方的机构。
[0030]作为防止分离成单色的光照射到车辆前方的机构的示例，有以下几种。
?将分离成单色的光所辐射的路径上的反射镜4去除
?将分离成单色的光所辐射的路径上的反射镜4替换成反射方向与该反射镜4不同的单色光反射镜8
?在分离成单色的光所辐射的路径上设置单色光遮光构件9
[0031]如上所述，根据实施方式1，前照灯用光源包括:具备在前照灯I的光轴方向上较长的大致平面状的发光面的LED2 ;以及在与前照灯I的光轴大致相同的方向上具有焦点轴的半圆筒状凹透镜3，并将半圆筒状凹透镜3配置在前照灯I的光学构件即反射镜4与LED2之间。因此，能在向车辆前方的正面远处明亮照射的同时，大范围地照亮左右方向。即使使用发光面为大致平面状的LED2，也能向车辆的左右方向照射足够的光，能在近光灯下形成明确的明暗截止线。由此，能构成安全且合适的前照灯I。此外，由于能和白炽灯以及放电灯等现有的线状光源同等地来处理使用发光面大致为平面状的LED2的前照灯用光源，因此能沿用现有光源用的光学构件和设计技术来容易地构成前照灯I。
[0032]此外，根据实施方式1，前照灯用光源具备将LED2所产生的热传递给反射镜4等结构物的辅助反射镜5。因此，通过由兼用作散热器的辅助反射镜5对LED2的发热进行释放，从而能避免LED2达到过度的高温。由此，能防止LED2的劣化，能在不缩短寿命的情况下实现高可靠性的光源。
[0033]此外，根据实施方式1，LED2由能任意点亮的多个半导体芯片2_1?2_4构成。因此，能实现适用于支持多种功能的前照灯I的光源。
例如，通过由配置在反射镜4的焦点的前部一侧的LED2b、以及配置在反射镜4的焦点的后部一侧的LED2c构成LED2，从而若点亮LED2b来照向车辆前方的下部，则能形成近光灯用的布光，若点亮LED2b和LED2c来同时照向车辆前方的下部和上部，则能形成行驶灯用的布光。
[0034]此外，根据实施方式，由于半圆筒状凹透镜3由光学性良好的玻璃或者树脂形成，因此能简便地构成合适的前照灯I。
[0035]此外，根据实施方式1，前照灯I包括:对前照灯用光源产生的光中、朝向明暗边界的暗部侧附近的光进行遮挡的单色光遮光构件9、或者将朝向明暗边界的暗部侧附近的光朝不照向前照灯I前方的方向反射的单色光反射镜8。因此，能向车辆前方仅照射白色光，能实现高可视性的前照灯I。
[0036]实施方式2.如图7所示，通过使用半圆筒状凹透镜3，从而在LED2的实际发光面的半圆筒状凹透镜3 —侧形成了 LED2的虚像2a(外观上的发光面)。因此，在本实施方式2中，将LED2的虚像2a配置在前照灯I的光轴或焦点的位置。
[0037]图14是表示本实施方式2的前照灯I的内部结构的剖视图。图14中，对于与图1?图13相同或相当的部分，标注相同的标号，并省略说明。为了应对LED2的虚像2a，LED2配置在相对于前照灯I的光轴向反射镜4的相反侧偏移的位置。
[0038]如上所述，根据实施方式2，前照灯用光源使LED2的发光面相对于前照灯I的光轴向反射镜4的相反侧偏移来配置。因此，能构成良好的光学系统的前照灯1，能简便地实现合适的前照灯I。
[0039]实施方式3.图15是表示本实施方式3的前照灯I的内部结构的剖视图。在图15中，对于与图1?图14相同或相当的部分，标注相同的标号，省略说明。
图16(a)是带倾斜的半圆筒状凹透镜3b的正面，图16(b)是侧面，图16(c)是背面。使带倾斜的半圆筒状凹透镜3b的焦点距离在前照灯I的前侧较短，在前照灯I的后侧较长。换言之，使构成带倾斜的半圆筒状凹透镜3b的透明构件的厚度在前照灯I的前侧较薄，在前照灯I的后侧较厚。通过采用上述结构，能对半圆筒状的凹透镜进一步附加使LED2产生的光向反射镜4b —侧折射的透镜效果。
[0040]与设置没有倾斜的半圆筒状的凹透镜时LED2的光(图15中用双点划线表示)相t匕，设置了带倾斜的半圆筒状凹透镜3b时的LED2的光(图15中用实线表示)因为透镜的厚度在凹透镜前端侧和后端侧不同而向前照灯I的后部侧折射。因此，能减少未被反射镜反射而直接泄漏到外部的光。此外，也能缩短反射镜4b的深度来缩短前照灯I前后的长度。
[0041]如上所述，根据实施方式3，使带倾斜的半圆筒状凹透镜3b的焦点距离在前照灯I的前部侧比在后部侧短，因此能使LED2产生的光向前照灯I的后部侧折射，从而能减少从反射镜4b泄漏的光。由此，能实现布光合适的前照灯I。或者，能缩短反射镜4b的深度(即，使用较浅的反射镜4b)，因此能缩短前照灯I的前后长度来实现小型的前照灯I。
[0042]实施方式4.图17(a)是表示本实施方式4的前照灯用光源的结构的主视图，图17(b)是侧视图。该前照灯用光源除了 LED2以及带倾斜的半圆筒状凹透镜3b以外，还包括:设置这些LED2以及带倾斜的半圆筒状凹透镜3b的导热构件10 ;设置有固定到前照灯I的反射镜4的固定凸缘11的固定部12 ;点亮LED2的点亮电路13 ;以及将点亮电路13连接到车辆一侧的连接器14。图17中省略了前照灯I的壳体6以及前表面透镜7的图示。
[0043]导热构件10经由固定凸缘11将LED2产生热传导到反射镜4，并从反射镜4进行散热。或者，在收纳该前照灯用光源的壳体6(图1所示)上设有散热构件的情况下，经由导热构件10将LED2产生的热传导到该散热构件。
[0044]固定部12是将前照灯用光源固定到前照灯I的反射镜4的部位，形成有与反射镜4的背面卡合的固定用凸缘11。该固定用凸缘11与反射镜4利用弹簧、螺钉拧合等可拆卸的安装方法固定。
前照灯I内部的前照灯用光源的定位通过固定用凸缘11与反射镜4的卡合来进行，因此通过以该固定用凸缘11为基准，在导热构件10的规定位置设置LED2，从而能将LED2的虚像配置在前照灯I的光轴或焦点的位置。另外，不限于图17的示例，也可以将LED2的发光面配置在前照灯I的光轴或焦点的位置。
[0045]固定部12的形状采用与对现有光源即利用钨丝的红热发光的白炽灯、以及利用电弧放电的放电灯进行固定的部位(灯口)大致相同的形状。白炽灯例如是由H3、H4等形式表示的车载用的卤素灯，放电灯例如是由D1S、D3S等形式表示的车载用的HID灯。
通过使固定部12的形状采用与现有光源的灯口大致相同的形状，能实现使用LED2的前照灯用光源与现有光源的互换性，能在设计成用于现有光源的前照灯I中使用图17的前照灯用光源来代替现有光源。
[0046]点亮电路13具有DC/DC转换器以及控制电路等，将从车载电池经由连接器14而提供的电源电压升压或降压成适合LED2的电压，从而提供LED2所要求的规定电流。
[0047]图17中示出能形成近光灯用布光的前照灯用光源，但也可以如图18所示那样构成能形成行驶灯用布光的前照灯用光源。
图18(a)是表示本实施方式4的前照灯用光源的变形例的主视图，图18(b)是侧视图。如上述实施方式I的图12中说明的那样，将配置在反射镜4的焦点前方一侧的LED2b点亮来形成近光灯用的布光，将配置在反射镜4的焦点后方一侧的LED2c与前方一侧的LED2b同时点亮来形成行驶灯用的布光。
[0048]如上所述，根据实施方式4，前照灯用光源具备将LED2所产生的热传递给反射镜4等结构物的导热构件10。因此，通过由导热构件10对LED2的发热进行释放，从而能避免LED2达到过度的高温。由此，能防止LED2的劣化，能在不缩短寿命的情况下实现高可靠性的光源。
[0049]此外，根据实施方式4，前照灯用光源一体地具备点亮LED2的点亮电路13。因此，能省略对LED2和点亮电路13进行连接的连接用布线，还能避免该布线所引起的事故，能实现高可靠性的光源。而且由于不需要该布线，因此容易处理。另外，由于不需要该布线，因此能实现小型的光源，能使前照灯I较小。
[0050]此外，根据实施方式4，由于前照灯用光源具备能任意地与反射镜4进行拆卸的固定部12，因此能容易地交换前照灯用光源，光源的维护较为容易。由此，能简便地构成合适的前照灯I。
[0051]此外，根据实施方式4，固定部12构成为与白炽灯或放电灯的固定部(灯口)大致相同的形状。因此，能实现与卤素灯以及HID灯等现有光源的互换性，能使用该前照灯用光源来代替现有光源。由此，能容易地使用车辆的维护较为容易、能改善维修费和油耗、长寿命且低功耗的LED光源。
[0052]实施方式5.本实施方式5中，对上述实施方式I?4的前照灯I的变形例进行说明。
图19是表示本实施方式5的前照灯I的结构的剖视图。图19中，对于与图1相同或相当的部分，标注相同的标号，并省略说明。上述实施方式I?4中，使用具有代表性的发光元件即LED2来构成前照灯用光源，但除了 LED2以外，也可如图19那样使用例如从激光振荡器21照射出包含可见光、紫外线的激光22、或者从其它激励装置照射出电磁波、电子等来从荧光体20的表面发出可见光的发光元件。此外，也能够使用无机以及有机EL(电致发光)那样的面状的发光元件。也就是说，只要是从在前照灯I的光轴方向上较长的形状的大致平面发出光的发光元件即可，并不限于上述LED，可以使用各种发光机制的发光元件。
此外，大致平面的发光面的形状也无需限定为上述大致长方形，只要是在前照灯I的光轴方向上较长的形状即可，例如可以是梯形以及椭圆形那样的长方形以外的形状。
[0053]如上所述，在使用LED2以外的各种发光元件的情况下也能起到与上述实施方式I?4相同的效果，能构成布光合适的前照灯I。
[0054]此外，在上述实施方式I?4中，将由LED2和半圆筒状凹透镜3构成的前照灯用光源与覆盖LED2上方的抛物面状的反射镜4相组合来构成抛物类反射镜式的前照灯1，但也可以与除此以外的光学构件进行组合。
例如图20(a)是表示抛物类反射镜式的前照灯I的内部结构的剖视图，图20(b)是表示路面照射光的图。图20的结构例中，LED2的发光面朝向下方，利用半圆筒状凹透镜3以及抛物面状的反射镜4覆盖该LED2的下方。
[0055]此外，例如图21 (a)是表示投影式前照灯I的内部结构的剖视图，图21 (b)是表示路面照射光的图。图21的结构例中，LED2的发光面朝向上方，利用半圆筒状凹透镜3以及椭圆面状的反射镜4c覆盖该LED2的上方，利用投影用的凸透镜30使反射光折射并照射到车辆前方。另外，图21 (a)的结构中使用了用于形成明暗截止线的布光调整用灯罩31。
[0056]另外，图2、图20以及图21表示前照灯的基本结构，因此为了获得更合适的布光，包含反射镜4?4c的光学构件可以将上述基本结构进行变形。
[0057]如上所述，上述前照灯用光源能够用于前照灯1，该前照灯I具备由白炽灯、放电灯等现有光源所对应的现有光源用的光学构件构成的抛物类反射镜式、投影式等各种方式的光学构件，因此能沿用现有光源用的光学构件以及设计技术，能容易地设计前照灯I。
[0058]除上述以外，本发明申请在其发明范围内可以进行各实施方式的自由组合，对各实施方式的任意构成要素进行变形，或者在各实施方式中省略任意构成要素。
工业上的实用性
[0059]如上所述，本发明的前照灯用光源虽然使用从平面发光的发光元件，但也能与白炽灯、放电灯等现有光源同样地向车辆前方的左右方向照射明亮光，因此适用于由现有光源用的光学构件构成的前照灯。
标号说明
[0060]I前照灯
2、2b、2c LED
2a LED2的虚像
2-1?2-4半导体芯片 3半圆筒状凹透镜 3a变形半圆筒状凹透镜 3b带倾斜的半圆筒状凹透镜 4?4c反射镜 5辅助反射镜 6壳体
7前表面透镜 8单色光反射镜 9单色光遮光构件 10导热构件 11固定用凸缘 12固定部 13点亮电路 14连接器 20荧光体 21激光振荡器 22激光 30凸透镜 31灯罩
【权利要求】
1.一种前照灯用光源，在具备向车辆前方照射光的光学构件的前照灯中使用该前照灯用光源，其特征在于，包括: 具有在所述前照灯的光轴方向上较长的大致平面状的发光面的发光元件；以及 在与所述前照灯的光轴大致相同的方向上具有焦点轴的半圆筒状的凹透镜， 所述半圆筒状的凹透镜配置在所述光学构件与所述发光元件之间。
2.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述发光元件的发光面相对于所述前照灯的光轴向所述光学元件、即反射镜的相反侧偏移来配置。
3.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述发光元件的发光方向以所述前照灯的光轴方向为转轴旋转规定的角度来配置。
4.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述半圆筒状的凹透镜的焦点距离在所述前照灯的前部侧比在后部侧短。
5.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，包括导热构件，该导热构件将所述发光元件所产生的热传导到其它结构物。
6.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，一体地具备将所述发光元件点亮的点売电路。
7.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述发光元件由能任意点亮的多个发光元件构成。
8.如权利要求7所述的前照灯用光源，其特征在于，所述发光元件由配置在所述光学构件即反射镜的焦点的前部侧的第一发光元件、以及配置在该焦点的后部侧的第二发光元件构成。
9.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述半圆筒状的凹透镜由玻璃或者树脂形成。
10.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，所述发光元件为LED。
11.如权利要求1所述的前照灯用光源，其特征在于，包括能与所述光学构件任意拆卸的固定部。
12.如权利要求11所述的前照灯用光源，其特征在于，所述固定部的形状与车载用白炽灯或放电灯的固定部大致相同。
13.一种前照灯，具备向车辆前方照射前照灯用光源所产生的光的光学构件，其特征在于， 所述前照灯用光源包括: 具有在所述前照灯的光轴方向上较长的大致平面状的发光面的发光元件；以及 在与所述前照灯的光轴大致相同的方向上具有焦点轴的半圆筒状的凹透镜， 所述半圆筒状的凹透镜配置在所述光学构件与所述发光元件之间。
14.如权利要求13所述的前照灯，其特征在于，包括如下机构，该机构对所述前照灯用光源所产生的光中、向所述前照灯所照射的前方的明暗边界的暗部方向发出的光进行遮挡，或者将该光朝不照向所述前照灯前方的方向反射。
【文档编号】F21Y101/02GK104160207SQ201280071214
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年3月6日 优先权日:2012年3月6日
【发明者】南史浩, J·埃斯科拔, 大泽孝 申请人:三菱电机株式会社