专利名称：车辆用照明灯具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以发光元件为光源的车辆用照明灯具。
背景技术：
近年，作为车辆用照明灯具的光源，多使用发光二极管等发光元件。
例如专利文献1中记载了一种车辆用照明灯具，其具备在灯具前后方向延伸的光轴上设置的透镜和在该透镜的后方设置的发光元件，并且构成为由透镜偏向控制来自该发光元件的直射光并朝向灯具前方进行照射。从而，通过采用如此的车辆用照明灯具，可以试图得到灯具的紧凑化。
(专利文献1)特开2005-44683号公报发明内容上述专利文献1记载的车辆用照明灯具的发光元件由于朝向灯具正面方向设置其发光芯片，来自其发光芯片的出射光中的一些成为朝向超过透镜的开口角的角度方向出射的光，这样的光在光轴全周上产生。
但是，由于这样的光不由透镜进行偏向控制，不能作为前方照射光有效地利用，因此具有光源光束的利用率在该部分低之类的问题。
本发明鉴于这样的情况，其目的在于提供一种车辆用照明灯具，在将发光元件作为光源的车辆用照明灯具中，试图提高灯具的紧凑化，并且能够提高光源光束的利用效率。
本发明通过对发光元件的设置进行设计，并且设置规定的反射镜，从而试图达到上述目的。
即，本发明的车辆用照明灯具，其为一种具备在灯具前后方向延伸的光轴上设置的透镜和在该透镜的后方设置的发光元件的车辆用照明灯具，其特征在于，上述透镜的沿着包含上述光轴的垂直面的截面形状被设定为在上述光轴上具有后侧焦点的凸透镜形状，在该发光元件的发光芯片朝向相对灯具正面方向向上或向下倾斜规定角度的斜前方的状态下，上述发光元件设置在上述后侧焦点附近，在上述发光元件附近设置朝向上述透镜反射来自上述发光芯片的光的反射镜。
上述“车辆用照明灯具”的种类不作特别限定，例如，可以采用前照灯、雾灯、转向灯、白天工作灯等或者构成其一部分的灯具单元等。
如果上述“光轴”为在灯具前后方向延伸的轴线，可以与在车辆前后方向延伸的轴线一致，也可以不一致。
如果上述“透镜”沿着包含光轴的垂直面的截面形状设定为在光轴上具有后侧焦点的凸透镜形状，其具体的形状不作特别限定。
上述“发光元件”意味着具有大致点状地面发光的发光芯片的元件状的光源，其种类不作特别限定，例如可以采用发光二极管和激光二极管等。
上述“规定角度”的具体值不作特别限定，优选设定为40-80°左右的值，更优选设定为50-70°左右的值。
如果上述“反射镜”设置在上述发光元件附近，构成为使得来自其发光芯片的光朝向透镜反射，其具体的反射面形状不作特别限定。
如上述构成所示，虽然本发明的车辆用照明灯具为具备在灯具前后方向延伸的光轴上设置的透镜和在该透镜的后方设置的发光元件的构造，但是上述透镜沿着包含光轴的垂直面的截面形状设定为在光轴上具有后侧焦点的凸透镜形状，而且，上述发光元件在其发光芯片朝向相对灯具正面方向向上或向下规定角度倾斜的斜前方的状态下，设置在透镜的后侧焦点附近，进一步在上述发光元件附近设置朝向透镜反射来自该发光芯片的光的反射镜，因此能够得到下面这样的作用效果。
即，临时地，发光元件在其发光芯片朝向灯具正面方向进行设置的情况下，来自发光芯片的出射光中的一些朝向超出透镜的开口角的角度方向出射，成为不经由透镜偏向控制的光。从而，作为这样的前方照射光而未有效利用的光在光轴的全周上产生。
与之相对，如果像本发明的发光元件那样成为其发光芯片朝向斜前方的配置的构造，来自发光芯片的出射光中，朝向靠近光轴方向的光，作为朝向透镜的开口角以下的角度方向出射的光而入射到透镜，而且，来自发光芯片朝向靠近光轴的方向以外方向的光也利用设置在发光元件附近的反射镜，其大部分进行反射从而入射到透镜。
因此，通过采用本发明这样的灯具构造，可以作为前方照射光利用来自发光芯片的出射光的大部分。
此时，在采用本发明这样的灯具构造的情况下，作为该灯具构成要素，与上述现有的车辆用照明灯具相比，虽然反射镜成为额外设置的构造，但是由于该反射镜设置在发光元件的附近，因此可以将车辆用照明灯具维持为紧凑结构。
根据本发明，在以发光元件作为光源的车辆用照明灯具中，在实现提高灯具的紧凑化的同时，能够提高光源光束的利用效率。
在上述构造中，如果作为反射镜，在包含光轴的垂直面内，如果构成为使得来自发光芯片的光在透镜后侧焦点的前方附近在光轴附近大致会聚，由来自车辆用照明灯具的前方照射光所形成的配光图案的上下宽度能够比较小，藉此，能够容易得到适合车辆用照明灯具的横向长的配光图案。
对于上述构造来说，作为发光元件，如果其为如下设置的构成在包含光轴的垂直面内，使得其发光芯片的发光面与连接透镜后侧焦点和透镜有效径外周缘的直线大致相一致，则来自其发光芯片的直射光的大部分能够入射到透镜，藉此能够更加提高光源光束的利用效率。
对于上述构造来说，作为发光元件，如果其为如下设置的构成其发光芯片向上，并且该发光芯片的下端缘位于透镜的后侧焦点，则能够形成在上端部具有作为该发光芯片的下端缘的反转投影像的截止线的配光图案。
对于上述构造来说，作为发光元件，如果其为如下设置的构成其发光芯片向上，并且该发光芯片的位于透镜的后侧焦点的后方附近，从而，在透镜的后侧焦点附近，遮蔽来自发光芯片的光的一部分的挡板的上端缘位于光轴附近，则能够形成如下的配光图案，该配光图案在上端部具有作为该挡板上端缘的反转投影像的截止线。另外，能够以任意形状和极高的明暗比形成该截止线。
对于上述构造来说，虽然如上述不特别限定透镜的具体形状，但如果沿着包含该透镜光轴的水平面的截面形状与沿着包含光轴的垂直面的截面形状设定为不同形状，则通过透镜的光偏向作用，能够容易增大配光图案的水平方向的扩散角度。
图1是示出本发明一实施例的车辆用前照灯的正面图。
图2是单个示出上述车辆用前照灯的第一灯具单元的正面图。
图3是图2的III-III线截面图。
图4是图2的IV-IV线截面图。
图5是图3的主要部分详图。
图6是透视示出由从上述第一灯具单元朝向前方照射的光在灯具前方25m位置设置的假想垂直屏幕上所形成的配光图案的视图。
图7是示出来自上述第一灯具单元的发光元件的发光芯片的出射光的配光分布图，图7(a)为示出光度分布图，图7(b)是示出辉度分布图。
图8是与图4相同的图，其单个示出上述车辆用前照灯的第二灯具单元。
图9是透视示出由从上述车辆用前照灯朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的近光灯用配光图案的视图。
图10是透视示出由从上述车辆用前照灯朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的远光灯用配光图案的视图。
图11是示出上述第一灯具单元的第一变形示例的正面图。
图12是图11的XII-XII线截面图。
图13是图12的主要部分详图。
图14是透视示出由从上述第一变形示例的灯具单元朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的配光图案的视图。
图15是与图4相同的图，其示出上述第一灯具单元的第二变形示例。
图16是透视示出由从上述第二变形示例的灯具单元朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的配光图案的视图。
图17是与图3相同的图，其示出上述第一灯具单元的第三变形示例。
附图标记说明10车辆用前照灯 12灯体 14透光盖 18对准机构 20金属托架 30、40、50、130、230、330灯具单元 32、232透镜 34发光元件 34a发光芯片 34b基板 36、46、246、336反射镜 36a、46a、246a、336a反射面 38、138支架 38A、138A圆筒部 38B、138B半圆筒部 38C、138C垂直部 38D、138D 斜面部38E、138E散热片 140挡板 140a上端缘 A、C点Ax1、Ax2、Ax3光轴 B直线 CL1、CL6水平截止线 CL2、CL4斜截止线 CL3下段水平截止线 CL5上段水平截止线 E弯曲点 F后侧焦点 HZH、HZL热区 I光度 L辉度 PA、PA1、PA2、PB、PB1、PB2、PC、PC1、PC2、PD、PD1、PD2、PE、PE1、PE2配光图案 PH远光灯用配光图案 PL近光灯用配光图案
具体实施例方式
以下使用
本发明实施例。
图1是示出本发明一实施例的车辆用前照灯10的正面图。
如同一图中所示，本实施例的车辆用前照灯10构成为在由灯体12和在该灯体12的前端开口部安装的通透状的透光盖14所形成的灯室内容纳作为车辆用照明灯具的8个灯具单元30、40、50。
这8个灯具单元30、40、50上下两段设置地固定支承在共用的金属托架20上。该金属托架20形成为垂直面板状，并且经由对准机构18在上下和左右方向上可摆动地支承在灯体12上。
8个灯具单元30、40、50中，设置在下段的4个灯具单元30具有相互相同的结构，这些各个灯具单元30的光轴Ax1设置成在与金属制托架20正交的方向上延伸。而且，靠近上段中间设置的2个灯具单元40具有相互相同的结构，这些各个灯具单元40的光轴Ax2设置成在相对光轴Ax1稍微向左上(具体地说，向左1°左右，向上0.5°左右)延伸。上段两侧设置的2个灯具单元50具有相互相同的结构，这些各个灯具单元50的光轴Ax3设置成在相对光轴Ax1稍微向下(具体地说，向下0.5°左右)延伸。
这8个灯具单元30、40、50设置成如下状态在由对准机构18进行的光轴调整完成后的阶段，通过金属托架20的摆动，各灯具单元30的光轴Ax1相对车辆前后方向在向下0.5-0.6°左右的方向上延伸。
从而，在本实施例的车辆用前照灯10中，经由来自4个灯具单元30和2个灯具单元40的光照射而形成近光灯用配光图案的同时，经由来自4个灯具单元30和2个灯具单元50的光照射而形成远光灯用配光图案。
下面将分别说明这三种灯具30、40、50的构成。
首先，说明第一灯具单元30的构成。
图2是单个示出该灯具单元30的正面图，图3是图2的III-III线截面图，图4是图2的IV-IV线截面图。而且，图5是图3的主要部分详图。
如这些图所示，该灯具单元30具有在灯具前后方向上延伸的光轴Ax1上设置的透镜32；在该透镜32的后方设置的发光元件34；在该发光元件34附近设置的反射镜36；以及固定支承这些透镜32、发光元件34和反射镜36的支架38。
透镜32为前方侧表面为凸面、后方侧表面为平面的平凸非球面透镜，并且构成为将包含其后侧焦点F的后侧焦点面上的像作为反转像投影在灯具前方设置的垂直假想屏幕上的投影透镜。该透镜32的周缘部由支架38的圆筒部38A的前端环状槽部进行固定支承，利用该圆筒部38A的内径来规定该透镜32的有效径。
发光元件34为白色发光二极管，其包括具有1mm左右见方的正方形发光面的发光芯片34a和支承该发光芯片34a的基板34b。此时，发光芯片34a利用形成为覆盖其发光面的薄膜密封。
该发光元件34在朝向斜前方的状态下设置在后侧焦点F附近，上述斜前方为相对灯具正面方向向上规定角度地倾斜发光芯片34a的方向。此时，在使该发光元件34的发光芯片34a的下端缘位于后侧焦点F并且在水平方向上延伸的状态下设置该发光元件34。而且，该发光元件34设置成在包含光轴Ax1的垂直面内，该发光芯片34a的发光面与直线B大体一致，该直线B连接后侧焦点F和透镜32的有效径外周缘(即支架38的圆筒部38A的内周面前端缘)的下端点。然后，该发光元件34设置成其发光芯片34a的发光面相对灯具正面方向向上60°倾斜的状态。
反射镜36半球形状地形成以便从上方侧覆盖发光元件34，其周缘下端面位于包含光轴Ax1的水平面上。从而，该反射镜36将来自发光芯片34a的光朝向透镜32靠近光轴Ax1地反射。具体地说，该反射镜36的反射面36a设定成包含光轴Ax1的截面形状为椭圆形状，并且设定成其离心率从垂直截面到水平截面逐渐变大。从而，该反射面36a将来自位于发光芯片34a的后侧焦点F的点的光会聚到垂直面内后侧焦点F的稍微前方的光轴Ax1上的点A，并且，在水平截面内在点A靠前方侧，大致会聚到光轴Ax1上。
支架38由金属部件构成，其具有上述圆筒部38A；在光轴Ax1下方侧，从圆筒部38A朝向后方地半圆筒状延伸的半圆筒部38B；在该半圆筒部38B的后端部，沿着与光轴Ax1正交的垂直面形成的半圆状的垂直部38C；在该垂直部38C的上端中间部分，朝向后方在斜上方延伸的斜面部38D；在该斜面部38D及其周边，从垂直部38C朝向后方纵条纹状延伸的多个散热片38E。
发光元件34的基板34b的下面由支架38的斜面部38D的上面后端部载置固定。而且，反射镜36的周缘下端面由斜面部38D的周缘上端面载置固定。从而，灯具单元30在其支架38上由金属托架20固定支承。
如上所述，发光芯片34a在朝向斜前方向上设置，并且，由于其下端缘通过后侧焦点F并且在与光轴Ax1垂直的水平方向上延伸，如图3和5所示，在从该发光芯片34a的出射光中，作为直射光入射到透镜32的光在上下方向上，作为以从与光轴Ax1平行方向到其稍向下方向的狭小角度范围的出射角向下扩散的光束，从透镜32朝向灯具前方出射，另一方面，通过反射镜36的反射面36a反射而入射到透镜32的光在上下方向上，作为以从与光轴Ax1平行方向到一定程度向下方向的角度范围的出射角向下扩散的光束，从透镜32朝向灯具前方出射。
而且，如图4所示，从发光芯片34a的出射光中，作为直射光入射到透镜32的光在水平方向上，相对与光轴Ax1平行的方向，作为在根据发光芯片34a的大小的角度范围的出射角内在左右两侧扩散的光束，从透镜32朝向灯具前方出射，另一方面，通过反射镜36的反射面36a反射后而入射到透镜32的光在上下方向上，通过反射面36a的离心率在水平截面上变大，所以作为以在相当大角度范围的出射角在左右两侧扩散的光束，从透镜32朝向灯具前方出射。
图6为透视示出由从灯具单元30朝向前方照射的光在灯具前方25m位置设置的假想垂直屏幕上所形成的配光图案PA的视图。
如同一图中所示，该配光图案PA形成为配光图案PA1和配光图案PA2的合成配光图案。
配光图案PA1为由来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜32的光所形成的配光图案，并且作为由透镜32产生的发光芯片34a的反转投影图像，形成为横向长的矩形状的小配光图案。此时，由于发光芯片34a的下端缘通过后侧焦点F并且在与光轴Ax1正交的水平方向上延伸，该配光图案PA1的上端缘形成为明暗比高的水平截止线CL1。
此时，该水平截止线CL1在相对线H-H位于0.5-0.6°左右的下方形成，该线H-H在水平方向上通过作为灯具正面方向的没影点的H-V。这些通过在如下状态进行设置而成灯具单元30的光轴Ax1在相对车辆前后方向向下0.5-0.6°的方向上延伸。
另一方面，配光图案PA2为由通过反射镜36的反射面36a反射后而入射到透镜32的来自发光芯片34a的光所形成的配光图案，形成为以大致弓形形状在左右方向上增大的配光图案。此时，由于来自该反射镜36的反射光作为从与光轴Ax1平行方向到稍向下方向的角度范围的出射角内向下扩散的光束，并从透镜32朝向灯具前方出射，所以该配光图案PA2的上端缘形成为与水平截止线CL1在大致同一面上并在水平方向上延伸。
图7是示出来自发光芯片34a的出射光的配光分布的图，如7(a)为示出光度分布的图，如7(b)是示出辉度分布的图。
由于发光芯片34a在其发光面进行面发光，如7(a)所示，发光芯片34a的光度I在发光面的面正(面直)方向最高，即使随着从该面正方向起的角度变大而逐渐变低，但与之相对，如7(b)所示，发光芯片34a的辉度L与相对发光面的角度无关并为一定。
从而，由于经由来自该发光芯片34a作为直射光入射到透镜32的光在上述假想垂直屏幕上所形成的配光图案PA1的各点的光度由发光芯片34a的辉度L和透镜32的有效径面积的乘积决定，因此如同一图中所示，即使发光芯片34a相对灯具正面方向向上倾斜，也与发光芯片34a朝向灯具正面方向的情况下为相同值。
下面说明第二灯具单元40的构成。
图8是与图4相同的图，其单个示出该灯具单元40。
如同一图中所示，该灯具单元40虽然其基本结构与灯具单元30相同，但是其反射镜46的构成与灯具单元30的情况不同。
即，该反射镜46与灯具单元30的反射镜36相同，半球状地形成以便从上方侧覆盖发光元件34，并且周缘下端面位于包含光轴Ax2的水平面上。从而，该反射镜46朝向前方并靠近光轴Ax2地反射来自发光元件34的发光芯片34a的光。
具体地说，该反射镜46的反射面46a设定成包含光轴Ax2的截面形状为椭圆形状，并且设定成其离心率从垂直截面起朝向水平截面逐渐变大。此时，包含该反射镜46的反射面46a的光轴Ax2的垂直截面形状虽然与反射镜36的反射面36a的情况完全相同，但是包含光轴Ax2的水平截面形状以比反射镜36的反射面36a的情况稍微小的离心率形成。藉此，该反射面46a将来自位于发光芯片34a后侧焦点F的点的光大致会聚到比在水平截面内的反射面36a的情况稍微靠后方侧的光轴Ax2上。
从而，该灯具单元40从图8平视示出的状态起，如图1所示，在以光轴Ax2为中心向右转(从灯具正面看为左转)而旋转15°的状态下，并且，如上所述，其光轴Ax2相对光轴Ax1稍微向左上延伸的状态下固定支承在金属托架20上。
下面说明第三灯具单元50的构成。
该灯具单元50虽然其构成本身与灯具单元40完全相同，但如图1所示，在把灯具单元40向右转而旋转165°的状态下(即，使得灯具单元30上下反转的设置)，并且如上所述，其光轴Ax3相对光轴Ax1稍微向下延伸的状态下固定支承在金属托架20上。
图9是透视示出由从本实施例的车辆用前照灯10朝向前方照射的光在假想垂直屏幕上所形成的近光灯用配光图案PL的视图。
该近光灯用配光图案PL为左配光的近光灯用配光图案，并且形成为由来自各灯具单元30的照射光所形成的配光图案PA(参照图6)进行四次重叠的配光图案和由来自各灯具单元40的照射光所形成的配光图案PB进行两次重叠的配光图案的合成配光图案。
如同一图中所示，配光图案PB由配光图案PB1和配光图案PB2的合成配光图案形成。
配光图案PB1为由来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜32的光所形成的配光图案，并且形成为由透镜32所产生的发光芯片34a的反转投影像、横向长的矩形形状的小配光图案。
此时，该配光图案PB1虽然其形状本身与配光图案PA的配光图案PA1完全相同，但相对配光图案PA1在稍微左上方的位置处形成，并且，其上端缘作为明暗比高的斜截止线CL2，并且在相对水平方向向右转倾斜15°的方向上延伸。从而，该斜截止线CL2在垂直方向通过H-V的V-V线上与水平截止线CL1交叉。这些在灯具单元40以其光轴Ax2为中心顺时针15°转动的状态下进行设置，并且，该光轴Ax2相对光轴Ax1稍微左上方向延伸。
另一方面，配光图案PB2为通过反射镜46的反射面46a反射而入射到透镜32的来自发光芯片34a的光所形成的配光图案，并且形成为大致弓形形状地在相对水平方向向右转倾斜15°的方向上稍微增大的配光图案，其上端缘形成为与斜截止线CL2在大致同一面上在15°倾斜方向上延伸。此时，由反射镜46的反射面46a和反射镜36的反射面36a的形状差引起该配光图案PB2的15°倾斜方向的扩散角度比配光图案PA2的水平方向的扩散角度小。
如此，近光灯用配光图案PL由配光图案PA和配光图案PB形成为在其上端部具有水平截止线CL1和斜截止线CL2的配光图案，另外，由该配光图案PA1和配光图案PB1，围绕作为两截止线CL1、CL2的交点的弯曲点E，形成作为高光度区域的热区HZL。
图10是透视示出由从本实施例车辆用前照灯10朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的远光灯用配光图案PH的视图。
该远光灯用配光图案PH形成为由来自各灯具单元30的照射光所形成的配光图案PA进行四次重叠的配光图案和由来自各灯具单元50的照射光所形成的配光图案PC进行两次重叠的配光图案的合成配光图案。
如同一图中所示，配光图案PC由配光图案PC1和配光图案PC2的合成配光图案形成，并且通过将配光图案PA上下反转地进行配置，与配光图案PA部分重复地形成。灯具单元50变成将灯具单元30上下反转的配置，并且其光轴Ax3相对光轴Ax1稍微向下延伸。
此时，配光图案PC1的形状本身与配光图案PB的配光图案PB1完全相同，而且，配光图案PC2的形状本身与配光图案PB的配光图案PB2完全相同。这些经由灯具单元50的构成本身与灯具单元40完全相同而得到。
如此，远光灯用配光图案PH经由配光图案PA和配光图案PC形成以H-V为大致中心在左右方向上增大并且在上下方向上也一定程度放大的配光图案，而且，经由该配光图案PA1和配光图案PC1，在H-V附近形成热区HZH。
如上详述，构成本实施例的车辆用前照灯10的第一灯具单元30虽然成为具备在灯具前后方向延伸的光轴Ax1上设置的透镜32和在其后方设置的发光元件34的紧凑结构，但是透镜32沿着含有光轴Ax1的垂直面的截面形状设定为在光轴Ax1上具有后侧焦点F的凸透镜形状，而且，发光元件34在其发光芯片34a相对灯具正面方向，面向向上规定角度倾斜的斜前方的状态下，设置在透镜32的后侧焦点F附近，而且由于在发光元件34的附近设置将来自发光芯片34a的光朝向透镜32反射的反射镜36，能够得到下面的作用效果。
即，由于发光元件34设置成其发光芯片34a面向斜前方，所以来自发光芯片34a的出射光中，朝向靠近光轴Ax1方向的光作为朝向透镜32的开口角以下的角度方向出射的光而入射到透镜32，而且，来自发光芯片34a朝向靠近光轴Ax1方向以外的方向的光也利用设置在发光元件34附近的反射镜36，其大部分进行反射并入射到透镜32。藉此，可以将来自发光芯片34a的出射光的大部分作为前方照射光而利用。
此时，由于反射镜36在发光元件34附近以相当小的尺寸形成，因而可以灯具单元30维持在紧凑结构中。
如此，根据本实施例，在试图提高灯具单元30的紧凑化的同时，能够提高光源光束的利用效率。
然而，由于该灯具单元30构成为，作为其反射镜36，在包含光轴Ax1的垂直面内，将来自发光芯片34a的光在透镜32的后侧焦点F的前方附近在光轴Ax1附近大致会聚，因而由来自灯具单元30的前方照射光所形成的配光图案PA的上下宽度能够比较小，藉此能够容易得到适合于车辆用照明灯具的横向长的配光图案PA。
而且，由于该灯具单元30配置成，作为其发光元件34，在包含光轴Ax1的垂直面内，使得其发光芯片34a的发光面与连接透镜32的后侧焦点F和透镜32的有效径外周缘的直线B大致相一致，因此能够使得来自该发光芯片34a的直射光的大部分入射到透镜32，藉此能够进一步提高光源光束的利用效率。
另外，由于该发光元件34配置成使得其发光芯片34a的下端缘位于透镜32的后侧焦点F，因而配光图案PA能够在其上端部具有作为发光芯片34a的下端缘的反转投影像的截止线。此时，由于该发光芯片34a具有正方形的发光面，因此作为该下端缘的反转投影像的截止线能够形成为水平截止线CL1。
而且，如上所述，即使发光芯片34a向上倾斜，由于由来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜32的光所形成的配光图案PA1的各点的光度也与发光芯片34a朝向灯具正面方向的情况为相同值，因此通过采用灯具单元30这样的构成，不会出现配光图案PA的中心光度低下。
此外，灯具单元30由于其支架38由金属托架20固定支承，因此在其发光元件34处产生的热能够经由支架38传送到热容量大的金属托架20，藉此能够防止发光元件34的温度过度上升于未然。另外，由于在支架38的垂直部38C上，在该斜面部38D及其周边形成朝向后方纵条纹状延伸的多个散热片38E，利用这些散热片38E，能够散去在发光元件34处产生的热，藉此能够更有效地抑制发光元件34的温度上升。
对于构成本实施例的车辆用前照灯10的第二灯具单元40和第三灯具单元50来说，也能够得到与第一灯具单元30的情况相同的作用效果。
本实施例的车辆用前照灯10具备八个灯具单元30、40、50，虽然在由来自四个灯具单元30和两个灯具单元40的光照射形成近光灯用配光图案PL，并且由来自四个灯具单元30和两个灯具单元50的光照射形成远光灯用配光图案PH，但由于这些各个灯具30、40、50光源光束的利用效率高，这样通过比较少的灯具单元数可以实现作为车辆用前照灯的灯具机能。
另外，由于本实施例的车辆用前照灯10成为如下的构造任意紧凑构成的八个灯具单元30、40、50上下两段地收容在由灯体12和透光盖14所形成的灯室内，因此能够将车辆用前照灯10构造成为薄型灯具。
对于上述实施例来说，虽然说明了发光元件34的发光芯片34a具有1mm左右见方的正方形发光面，当然也可以使用具有除此以外的尺寸和形状的发光面。
如上述实施例，替代由来自四个灯具单元30和两个灯具单元50的光照射形成远光灯用配光图案PH，也可以为由来自八个灯具单元30、40、50的光照射形成的构造。通过采用这样的结构，可以形成比远光灯用配光图案PH更明亮的远光灯用配光图案。
而且，对于上述实施例来说，虽然说明了上下两段地设置八个灯具单元30、40、50，当然也可以为具有除此之外个数或配置的结构。
进一步，虽然说明了上述实施例的各灯具单元30、40、50，任意椭圆形状地设定其反射镜36、46的反射面36a、46a的垂直截面形状和水平截面形状，但是也可以以椭圆形状以外的曲线形状(例如，剖物线形状或双曲线形状等)地设定该垂直截面形状和水平截面形状中的一个或两个。
下面，将说明上述第一灯具单元30的变形示例。
首先说明该灯具单元30的第一变形示例。
图11是单个示出本变形示例的灯具单元130的正面图，图12是图11的XII-XII线截面图。图13是图12的主要部分详图。
如这些图所示，该灯具单元130虽然其基本结构与灯具单元30相同，但是其支架138的构成与灯具单元30的情况不同。
即，该支架138虽然与灯具单元30的支架38相同由金属部件构成，并且具有圆筒部138A、半圆筒部138B、垂直部138C、斜面部138D和多个散热片138E，但是其圆筒部138A形成得比圆筒部38A稍长，而且在其斜面部138D的上面，挡板140与该支架138一体地形成。
藉此，发光元件34只是圆筒部138A比圆筒部38A长的部分向后方移位，并且其发光芯片34a位于透镜32的后侧焦点F的后方附近。从而，挡板140在透镜32的后侧焦点F的位置上形成为与光轴Ax1正交地延伸的垂直壁，并且遮蔽来自发光芯片34a朝向透镜32的直射光的一部分。
该挡板140形成为其上端缘140通过光轴Ax1，此时，形成为该上端缘140a的后端缘通过后侧焦点F。该上端缘140a比光轴Ax1左侧(灯具正面看为右侧)的区域由从光轴Ax1朝左水平延伸的水平面构成，比光轴Ax1右侧的区域由从光轴Ax1朝右斜向下(例如15°向下)延伸的短斜面和从该斜面的右端部起进一步向右水平延伸的水平面构成。
图14是透视示出由从本变形示例的灯具单元130朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的配光图案PD的图。
如同一图中所示，该配光图案PD由配光图案PD1和配光图案PD2的合成配光图案形成。
配光图案PD1为由来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜32的光所形成的配光图案，并且作为由透镜32产生的发光芯片34a的反转投影图像，形成为横向长的矩形状的小配光图案。
该配光图案PD1形成为比配光图案PA的配光图案PA1稍大的横向长配光图案，在其上端部以非常高的明暗比形成下段水平截止线CL3、斜截止线CL4、上段水平截止线CL5。
此时，之所以该配光图案PD1比配光图案PA1稍微变大，是因为发光芯片34a位于透镜32的后侧焦点F后方附近。
而且，之所以下段水平截止线CL3、斜截止线CL4、上段水平截止线CL5由非常高的明暗比形成，是因为经由挡板140的上端缘140a的反转投影像而形成的。
下段水平截止线CL3与配光图案PA1的水平截止线CL1位于相同高度并且从V-V线向右水平延伸，斜截止线CL4从该水平截止线CL3和V-V线的交点起向左斜上方(例如15°的倾斜角度)延伸，上段水平截止线CL5在H-H线的上方附近从斜截止线CL4折曲并且向左水平延伸。
另一方面，配光图案PD2与配光图案PA的配光图案PA2大致相同形状地形成，其上端部形成为与下段水平截止线CL3大致同一平面地在水平方向上延伸。
通过构成像本变形示例的灯具单元130那样地具有挡板140，作为该挡板140的上端缘140a的反转投影像，能够形成在上端部具有明暗比非常高的任意形状的截止线的配光图案PD1。此时，在本变形示例中，由于该配光图案PD1的截止线形成为下段水平截止线CL3、斜截止线CL4、上段水平截止线CL5，具有该配光图案PD1的配光图案PD能够适于近光灯用配光图案的形成。
另外，在本变体的灯具单元130中，虽然由于经由挡板140的设置，来自发光芯片34a朝向透镜32的直射光的一部分被遮蔽，因而只是该部分照射光量变少，但由于发光芯片34a相对灯具正面方向60°向上倾斜，由挡板140遮蔽的光为相对发光面的面正方向朝向60°以上倾斜方向的光。此时，如图7(a)所示，如果从发光面的面正方向起的角度接近90°，则发光芯片34a的光度I成为相当小的值，因此由挡板140遮蔽的光量很少，藉此能够最小限度地抑制照射光量的减少。此外，如同一图(b)所示，由于发光芯片34a的辉度L与相对发光面的角度没有关系而为一定值，对于下段水平截止线CL3、斜截止线CL4、上段水平截止线CL5的明暗比来说，能够在非常高的状态维持它们。
下面，说明上述第一灯具单元30的第二变形示例。
图15是单个示出本变形示例的灯具单元230、与图4相同的图。
如同一图中所示，该灯具单元230虽然其基本结构与灯具30相同，但是其透镜232和反射镜246的构成与灯具30的情况不同。
此时，反射镜246的构成与灯具40的反射镜46的构成完全相同。
另一方面，透镜232虽然沿其包含光轴Ax1的垂直面的截面形状与灯具单元30的透镜32完全相同，但是以比透镜32的曲率小的值设定沿其包含光轴Ax1的水平面的截面形状的曲率。藉此，使得来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜232的光和来自发光芯片34a由反射镜246的反射面246a反射并入射到透镜232的光中任一个，与透镜32的情况相比，经由左右方向以更大的扩散角出射。
图16是透视示出由从本变形示例的灯具单元230朝向前方照射的光在上述假想垂直屏幕上所形成的配光图案PE的图。
如同一图中所示，该配光图案PE由配光图案PE1和配光图案PE2的合成配光图案形成。
配光图案PE1为由来自发光芯片34a作为直射光入射到透镜232的光所形成的配光图案，并且作为由透镜232产生的发光芯片34a的反转投影图像，形成为横向长的矩形状的比较小的配光图案。
该配光图案PE1相对配光图案PA的配光图案PA1上下宽度相同，形成为比该配光图案PA1横向长的配光图案，其上端缘的水平截止线CL6在与配光图案PA1的水平截止线CL1相同高度的位置处形成。此时，之所以该配光图案PE1形成为比配光图案PA1横向长的配光图案，是因为以比透镜32的曲率小的值设定沿包含透镜232的光轴Ax1的水平面的截面形状的曲率。
另一方面，配光图案PE2形成为与配光图案PA的配光图案PA2大致相同形状的配光图案。相对反射镜246的反射光的左右方向的扩散角度比反射镜36的情况变小，透镜232的出射光的左右方向的扩散角度比透镜32的情况变大，两者的作用大致相抵。
通过作用于本变形示例的灯具单元230的结构，与配光图案PA的情况大致相同形状地维持配光图案PE的整体形状，能够将该配光图案PE1形成为比配光图案PA1横向长的配光图案。
因此，如果代替灯具单元30在车辆用前照灯10中组装该灯具单元230，则能够进一步横向长地形成如图9所示近光灯用配光图案PL的热区HZL。而且，该灯具单元230能够适于作为例如雾灯或转向灯等这样左右方向广扩散地进行光照射的车辆用照明灯具的用途。
下面，说明上述第一灯具单元30的第三变形示例。
图17是与图3相同的图，其单个示出本变形示例的灯具单元330。
如同一图中所示，该灯具单元330虽然其基本结构与上述实施例的灯具单元30相同，但是其反射镜336的结构与灯具单元30的情况不同。
即，本变形示例的反射镜336与上述实施例的反射镜36相同，半球形状地形成以便从上方侧覆盖发光元件34，其周缘下端面位于包含光轴Ax1的水平面上。从而，该反射镜336朝向透镜32反射来自发光芯片34a的光。
此时，该反射镜336的反射面336a虽然对于沿着其水平面的截面形状来说与上述实施例的反射镜36的情况相同，但是沿着其垂直面的截面形状设定为非椭圆形状而是双曲线形状。即，沿着该反射面336a的垂直面的截面形状由一对双曲线的第一焦点侧的双曲线形成，该对双曲线以透镜32的后侧焦点F为第一焦点，并且以在直线B(即，连接后侧焦点F和透镜32的有效径外周缘的下端点的直线)上比后侧焦点F位于后方侧的点C为第二焦点。
从而，该反射面336a在垂直面内将来自位于发光芯片34a的后侧焦点F的点的光作为来自点C的发散光进行反射，藉此，作为从与光轴Ax1平行方向起一定程度向下方向的角度范围的出射角地向下扩散的光束，从透镜32向灯具前方出射，并且在水平截面内，与上述实施例的反射面36a的情况相同，在光轴Ax1上大致会聚。
接着，本变形示例的灯具单元330也能够形成与上述实施例的灯具单元30的情况大致相同的配光图案。
本变形示例的反射镜336虽然其尺寸本身比上述实施例的反射镜36大，但是由于其后端缘的位置与上述实施例的反射镜36的情况相同，位于发光元件34的后方附近，所以本变形示例的灯具单元330也与上述实施例的灯具单元30的情况相同，可以保持紧凑构造。
另外，替代本变体的反射镜336和上述实施例的反射镜36，沿着垂直面的截面形状也可以使用具有如下反射面的反射镜该反射面设定为与反射镜336的反射面336a和反射镜36的反射面36a不同的曲线形状(例如剖物线形状)。
权利要求
1.一种车辆用照明灯具，其具备在灯具前后方向延伸的光轴上设置的透镜和在该透镜的后方设置的发光元件，其特征在于，上述透镜的沿着包含上述光轴的垂直面的截面形状被设定为在上述光轴上具有后侧焦点的凸透镜形状，在该发光元件的发光芯片朝向相对灯具正面方向向上或向下倾斜规定角度的斜前方的状态下，上述发光元件设置在上述后侧焦点附近，在上述发光元件附近，设置朝向上述透镜反射来自上述发光芯片的光的反射镜。
2.如权利要求1所述的车辆用照明灯具，其特征在于，上述反射镜构成为，在包含上述光轴的垂直面内，使得来自上述发光芯片的光在上述后侧焦点的前方附近在上述光轴附近大致会聚。
3.如权利要求1所述的车辆用照明灯具，其特征在于，上述发光元件设置为，在包含上述光轴的垂直面内，使得上述发光芯片的发光面与连接上述后侧焦点和上述透镜的有效径外周缘的直线大致一致。
4.如权利要求1所述的车辆用照明灯具，其特征在于，上述发光元件设置为，使上述发光芯片向上并且使该发光芯片的下端缘位于上述后侧焦点。
5.如权利要求1所述的车辆用照明灯具，其特征在于，上述发光元件设置成，使上述发光芯片向上并且使该发光芯片位于上述后侧焦点的后方附近，并且在上述后侧焦点附近，遮蔽来自上述发光芯片的光的一部分的挡板设置为该挡板的上端缘位于上述光轴附近。
6.如权利要求1所述的车辆用照明灯具，其特征在于，上述透镜的沿着包含上述光轴的水平面的截面形状与沿着包含上述光轴的垂直面的截面形状设定为不同形状。
全文摘要
一种车辆用照明灯具，在发光元件作为光源的车辆用照明灯具中，试图提高灯具的紧凑化，并且能够提高光源光束的利用效率。作为车辆用照明灯具的灯具单元(30)为如下的紧凑构造，其具备在灯具前后方向延伸的光轴Ax1上设置的透镜32和在其后方设置的发光元件(34)。此时，设定透镜(32)的垂直截面形状为在光轴Ax1上具有后侧焦点F的凸透镜形状。而且，发光元件(34)在其发光芯片(34a)相对灯具正面方向倾斜向上地倾斜的状态下，设置在后侧焦点F附近。进一步地，在该发光元件(34)附近设置将来自发光芯片(34a)的光朝向透镜(32)反射的反射镜(36)。藉此，来自发光芯片34a的出射光中，使得朝向靠近光轴Ax1方向的光入射到透镜(32)，除此以外的光的大部分也由反射镜(36)进行反射从而入射到透镜(32)。
文档编号F21W101/10GK101029720SQ20071009232
公开日2007年9月5日 申请日期2007年1月22日 优先权日2006年1月20日
发明者石田裕之 申请人:株式会社小糸制作所