车辆用前照灯的制作方法
【专利摘要】一种良好的车辆用前照灯，其能够产生作为所谓高光束的投射光，并且，谋求防止向遮光区域的映入，具有作为光源的半导体发光元件和将从所述半导体发光元件射出的光从照射面向外部投射的投射透镜，使所述投射透镜的所述照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光更向上方射出的控制面。能够通过投射透镜的面形状产生作为高光束的投射光，因此能够无需设置用于实现高光束的像以往那样的反射器，其结果是，能够谋求防止向遮光区域的映入。
【专利说明】车辆用前照灯
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆用前照灯。具体的，涉及一种产生作为高光束(向上、远光)的投射光的车辆用前照灯，其通过投射透镜的面形状实现良好的配光图案。
[0002]现有技术文献
[0003]专利文献
[0004]专利文献1:日本特开2007-213877号公报【背景技术】
[0005]在车辆用前照灯中，在由外罩和灯体形成的灯具外框的内部，作为光源配置有例如LED (Light Emitting Diode)等半导体发光元件(例如,参照上述专利文献I)。
[0006]而且，作为该车辆用前照灯，采用将多个半导体发光元件在水平方向(左右方向)配列的阵列结构。
[0007]图8以及图9是以阵列结构的半导体发光元件作为光源的车辆用前照灯的大致结构的说明图。图8是该车辆用前照灯的大致剖视图，图9是将多个半导体发光元件以阵列状配列的发光体的主视图。此外，图中所示箭头V表示垂直方向(上下方向)，箭头H表示水平方向(左右方向)。
[0008]如图8所示，在该车辆用前照灯中，从半导体发光元件100发出的光经由投射透镜101向车辆前方投射。在图8中表示了垂直方向的剖视图，在水平方向上，如图9所示，多个半导体发光元件100以阵列状配列。
[0009]在此，以往作为投射透镜101，采用基于从光源射出的光输出平行光的结构。
[0010]作为参考，图10举例表示通过以往的(通常的)投射透镜101实现的配光图案。图中的箭头V、H，分别与图8以及图9的情况一样，表示垂直方向、水平方向。
[0011]在此，作为车辆用前照灯为了实现所谓高光束(向上、远光)，被要求对于比图10所示的规定的水平基准线Hr更靠上侧的位置进行更多的配光。
[0012]参照图10可知，在利用以往的输出平行光的(通常的)投射透镜101的情况下，以水平基准线Hr为边界上下大致均等地分配配光，因此在使用该投射透镜101的情况下，需要用于实现高光束的某种装置。
[0013]以往，在将以阵列状配列的半导体发光元件作为光源使用的车辆用前照灯中，在实现高光束时，使用如图11以及图12所示的反射器102。图11是表示车辆用前照灯的大致结构的剖视图，图12是在以阵列状配列的每个半导体发光元件100设有反射器102的发光体的主视图。
[0014]如图11所示，反射器102形成为:在比半导体发光元件100的发光面更靠前方的位置，分别设有在上下各方向反射从半导体发光元件100发出的光的反射面。
[0015]通过设置上述的反射器102，在投射透镜101，不仅是来自半导体发光元件100的直接光，从半导体发光元件100射出且在该反射器102的反射面反射的光也被射入。即，通过来自该反射器102的反射光，能够向配光图案赋予变化。[0016]通过该反射器102的上下反射面的倾斜角度、长度的设定，能够在投射透镜101的出射光的上下方向上调整配光图案。即，由此能够实现高光束。
【发明内容】
[0017]发明要解决的技术问题
[0018]但是，在设置反射器102的情况下，在水平方向H上，有时会产生光扩散引起的问题。
[0019]具体地，在该水平方向H上的光的扩散，是从半导体发光元件100向如图12中以箭头所示的倾斜方向发出的光通过反射器102反射而产生。
[0020]由于在水平方向H上产生上述光的扩散，前照灯系统，特别在其构成为具有通过半导体发光元件100的开/闭控制来将水平方向H的一部分遮光的功能的情况下，产生无法将希望的区域适当地遮光的问题。此外，为了确认欲说明的是，例如在车辆前方发现人等对象物的情况下，上述的遮光功能用于将与该对象物存在的位置对应的区域选择性地遮光等用途。
[0021]图13表示根据以往的前照灯的配光图案和遮光区域的关系的具体例。
[0022]而且，在该图中同样地，箭头V、H分别表示垂直方向、水平方向。此夕卜，该图中也表示水平基准线Hr。
[0023]根据上述的遮光功能，例如仅是图中的以区域Ac表示的水平方向H上的一部分希望区域变成应该被选择性地遮光。换言之，在以阵列状配列的多个半导体发光元件100中，通过仅关闭被配置在与该区域Ac对应的位置的半导体发光元件100，来实现仅该区域Ac被选择性地遮光。
[0024]但是，在设置用于实现高光速的反射器102的情况下，随着图13所示的水平方向H的扩散，如图中以X所示，产生向应该被遮光的区域Ac的映入。S卩，对该区域Ac的一部分也进行配光。
[0025]这样，在使用反射器102实现高光束的以往的车辆用前照灯中，在以遮光功能为前提的情况下，产生无法将希望的区域适当地遮光的问题。
[0026]本发明鉴于上述问题，旨在实现一种良好的车辆用前照灯，其能够产生作为所谓高光束的投射光，并且，谋求防止向遮光区域的映入。
[0027]解决技术问题的技术方案
[0028]为了解决上述技术问题，在本发明中，车辆用前照灯具有以下结构。
[0029]S卩，本发明的车辆用前照灯具有作为光源的半导体发光元件和将从所述半导体发光元件射出的光从照射面向外部投射的投射透镜。而且，所述投射透镜的所述照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光更向上方射出的控制面。
[0030]根据上述本发明，通过投射透镜的面形状，能够产生作为高光束的投射光。因此，无需设置用于实现高光束的以往的反射器，其结果是，能够谋求防止向遮光区域的映入。
[0031]发明的效果
[0032]根据上述的本发明的车辆用前照灯，具有作为光源的半导体发光元件和将从所述半导体发光元件射出的光从照射面向外部投射的投射透镜，通过使所述投射透镜的所述照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光更向上方射出的控制面，能够实现使产生作为高光束的投射光成为可能，并且，谋求防止向遮光区域的映入的良好的车辆用前照灯。
[0033]此外，在技术方案2所述的发明中，所述照射面的上方部、下方部通过其曲率的设定，将出自所述焦点的光比平行光更向上方射出。根据该结构，能够将使产生作为高光束的投射光成为可能，并且，谋求防止向遮光区域的映入的良好的车辆用前照灯，通过调整投射透镜的照射面曲率的相对简单的方法实现。
[0034]此外，在技术方案3所述的发明中，所述上方部、所述下方部的面形状被设定成:经由所述下方部射出的光的一方与经由所述上方部射出的光相比，相对于平行光的角度变大。下方部的光的一方更加朝向上方，因此作为高光束变得更加适合。
[0035]此外，在技术方案4所述的发明中，所述上方部中所述照射面的曲率越接近外周越变小。由此，能够谋求防止特别是蓝色等短波长光向路面侧落下导致作为高光束的配光图案特性恶化的状况。
[0036]此外，在技术方案5所述的发明中，所述下方部中所述照射面的曲率越接近外周越变大。越是下侧的光弯曲越大，因此作为高光束变得更加适合。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1与图2至图9 一起表示本发明的车辆用前照灯的最佳实施方式，本图是车辆用前照灯的大致垂直剖视图。
[0038]图2是车辆用前照灯的大致主视图。
[0039]图3是表示作为高光束的配光图案的例子的示意图。
[0040]图4是将本实施方式的投射透镜的透镜曲面通过垂直剖视图表示的示意图。
[0041]图5是用于说明本实施方式的投射透镜的作用的示意图。
[0042]图6是表示通过本实施方式的投射透镜的配光图案的图。
[0043]图7是用于说明本实施方式的投射透镜的具体透镜设计的图。
[0044]图8是以阵列结构的半导体发光元件作为光源具备的车辆用前照灯的大致剖视图。
[0045]图9是将多个半导体发光元件以阵列状配列的发光体的主视图。
[0046]图10是举例表示通过以往的(通常的)投射透镜实现的配光图案的图。
[0047]图11是对于将以阵列状配列的半导体发光元件作为光源使用的车辆用前照灯中，表示用于实现高光束的结构的大致剖视图。
[0048]图12是在以阵列状配列的每个半导体发光元件设置反射器的发光体的主视图。
[0049]图13是表示根据以往的前照灯的配光图案与遮光区域的关系的具体例的图。
[0050]符号说明
[0051]I车辆用前照灯2灯体3外罩4灯具外框5灯室6、7托架7a被支承部8散热部件9散热用风扇10对准调整螺丝11透镜架12投射透镜13、14延伸部15半导体发光元件16基板
【具体实施方式】
[0052]下面，参照附图对实施本发明的车辆用前照灯的最佳实施方式进行说明。[0053]图1以及图2是对作为实施方式的车辆用前照灯I的结构的说明图，图1是车辆用前照灯I的大致垂直剖视图，图2是车辆用前照灯I的大致主视图。
[0054]车辆用前照灯I形成为，由灯体2和安装于灯体2的前端部的外罩3构成的灯具外框4的内部作为灯室5，在灯室5内形成具有发光体6、投射透镜12的发光部(参照图1以及图2)。
[0055]本实施方式的车辆用前照灯I成为照射远距离的高光束(向上、远光)用前照灯。
[0056]所述发光部在配置于灯室5的托架7上安装所需各部。
[0057]托架7由热传导性高的金属材料形成,在上下两端部设有被支承部7a、7a、7a。在托架7的后面安装散热部件(散热销)8。在散热部件8的后面安装散热风扇9。
[0058]在托架7前面的中央部安装发光体6。发光体6具有安装于托架7的前面的基板16和在基板16的前面左右分开安装的半导体发光元件15、15、……(参照图1)。半导体发光元件15、15、……起到作为光源的作用。
[0059]虽然在图中省略，半导体发光元件15具有位于后侧的半导体层和层叠在半导体层的前面的荧光体层。
[0060]作为半导体发光元件15、15、......，例如使用发光二极管(LED:Light Emitting
Diode)。在这种情况下，发光体6产生的发光色是白色。
[0061]在此，在本实 施方式的情况下，对基板16不设置反射器。即，从半导体发光元件15发出的光不经由反射器的反射而对后述的投影透镜12射入。
[0062]在托架7的前面安装有透镜架11 (参照图1)。透镜架11形成在前后方向贯通的大致圆筒状，被安装在托架7以覆盖发光体6。
[0063]在透镜架11的前端部安装有投射透镜12。投射透镜12在前方形成凸的大致半球状，将从半导体发光元件15、15、……射出的光向前方投射。
[0064]此外，托架7在该托架7的被支承部7a、7a、7a由对准调整螺丝10、10、10各自螺合连结。托架7经由这些对准调整螺丝10、10、10在灯体2可自由倾动地被支承。对准调整螺丝10旋转，以除该对准调整螺丝10螺合部位之外的被支承部7a、7a为支点，托架7在左右方向或者上下方向倾动，进行光轴的调整(对准调整)。
[0065]此外如图1所示，在灯室5内设有延伸部(遮蔽件)13、14。这些延伸部13、14分别用于遮蔽涉及上述对准调整的机构部等的、不希望从外罩3的外部看见的部分。
[0066]此外，在车辆用前照灯I中，优选地设置未图示的水平促动器，通过该水平促动器的驱动，托架7向上下方向倾动，根据车载物的重量进行调整光轴方向的水平调整。
[0067]此外，虽然在图中省略，在半导体发光元件15、15、……，从点灯线路各自供应驱动
电流，被供应驱动电流的半导体发光元件15、15、......被点灯，没有被供应驱动电流的半导
体发光兀件15、15、......维持灭灯状态。
[0068]由此，能够实现前述的遮光功能。
[0069]此外，对于半导体发光元件15、15、……，也能够分别地进行变更从点灯线路供应的驱动电流的电流值的控制。
[0070]在此，上述的本实施方式的车辆用前照灯I作为高光束的前照灯使用。
[0071]在图3示意性地表示高光束的配光图案TH的例子。
[0072]在这种情况下的配光图案TH是从各半导体发光兀件15、15、......射出的光的分布T1、T2、……合成而形成，光的分布Τ1、Τ2、……在水平方向(左右方向)H上重合。在光的分布Τ1、Τ2、……中，在水平方向H的中央部的左右宽度最小，随着向水平方向H的外侧移动，左右宽度依次变大。此外，在光的分布Tl、Τ2、……中，在水平方向H的中央部的上下宽度最大，随着向水平方向H的外侧移动，上下宽度依次变小。
[0073]而且，高光束的配光图案TH，对于比图中的用单点划线表示的规定的水平基准线Hr更靠上侧的位置进行更多的配光。
[0074]作为前述的遮光功能，将水平方向H上规定的一部分区域遮光时，使与图中的光
的分布Τ1、Τ2、......中规定的多个光的分布T对应的多个半导体发光兀件15灭灯。例如，
将图中的光的分布Τ5和Τ2之间的区域遮光时，使与分布Τ4、Τ3分布对应的半导体发光元件15灭灯。
[0075]在此如前所述，在以往的车辆用前照灯中，虽然通过设在光源前方侧的反射器(反射器102)的作用实现高光束，但在该情况下，上述的遮光功能将产生向遮光区域的映入，存在无法实现适当的遮光的问题。
[0076]因此，在本实施方式中，通过适当地设定投射透镜12的照射面形状，通过该投射透镜12的作用来谋求实现高光束。
[0077]具体地，使投射透镜12的照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光更向上方射出的控制面，以实现高光束。
[0078]图4是将本实施方式的投射透镜12的透镜曲面通过垂直剖视图表示的示意图。此外，从该图4开始，在图5至图7中，在垂直方向V的上、下方向分别与纸面的上、下方向一致。
[0079]在图4中，将本实施方式的投射透镜12的照射面的垂直剖面形状以实线表示，作为对比，将通常的投射透镜的照射面的垂直剖面形状以虚线表示。在此，通常的投射透镜是指设计成将出自焦点的光以平行光射出的投射透镜。
[0080]此外，在图中，从半导体发光元件15射出而射入投射透镜12的光的光轴P也一并被表不。
[0081]如图所示，本实施方式的投射途径12的照射面，其上方部的曲率与通常的透镜曲面相比小，而其下方部的曲率比通常的透镜曲面相比大。
[0082]图5是说明设定上述照射面形状的本实施方式的投射透镜12的作用的示意图。
[0083]如图5所示，根据在图4说明的照射面形状的设定，能够分别将从发光部6射出而经由投射透镜12的照射面上方部的光以及经由照射面下方部的光一起向上方射出。即，由此能够实现高光束。
[0084]图6是表示根据本实施方式的投射透镜12的配光图案的图。此外，在图6中表示通过前述遮光功能将水平方向H上规定的一部分区域遮光时的配光图案。
[0085]通过使照射面的上方部、下方部作为上述的控制面，可知能够实现作为高光束的配光图案。即，在高光束的实现中，不需要以往的反射器102。由此，根据本实施方式的投射透镜12，能够有效地抑制反射器102引起的向水平方向H的光的扩散，其结果如通过图中的箭头X所示，能够有效地抑制向遮光区域的映入的发生。
[0086]在此，在高光束的实现中，优选地，经由照射面的下方侧的光更向上方射出。因此，在本实施方式的投射透镜12中，面形状设定为:经由照射面的下方部射出的光与经由上方部射出的光相比，相对于平行光的角度更大。
[0087]由此，能够实现更适合高光束的车辆用前照灯I。
[0088]但是，在像本实施方式的投射透镜12 —样的凸透镜，特别在其外周部，由于色差的影响，具有各色光的射出角度差变大的倾向。作为具体的现象，特别是蓝色光等波长短的光，在透镜的外周部与波长长的光相比更大地曲折而射出。
[0089]作为高光束的车辆用前照灯I考虑时，对经由投射透镜12的下方部的光，优选地使弯曲变大。如果在投射透镜12的下方部弯曲变大，下侧的光更向上方射出。
[0090]与此相对地，对于经由投射透镜12的上方部的光，如果弯曲变大，射出光有可能变得比平行光更向下方。即，作为具体的现象，如前所述，在投射透镜12的上方部仅使其曲率比通常的透镜曲面小，波长短的蓝色光有可能比平行光更向下方射出。其结果是，经由上方部的蓝色光向路面侧落下，产生使作为高光束的配光图案特性恶化的问题。
[0091]考虑到这一点，在本实施方式的投射透镜12中，使照射面上方部的曲率越接近外周越变小。由此，能够谋求防止特别是经由照射面的最上部附近的蓝色等短波长光向路面侧落下而使作为高光束的配光图案特性恶化的状况。
[0092]此外，在本实施方式的投射透镜12中，使照射面下方部的曲率越接近外周越变大。
[0093]由此，越是下侧的光弯曲越大，作为高光束更加适合。
[0094]图7是用来说明上述本实施方式的投射透镜12的具体的透镜设计的图。
[0095]如图所示，在本设计例中，从焦点F射出而射入投射透镜12的光束中，作为从相对于光轴P成为向上14°的光到相对于光轴P成为向下15°的光的范围的中央部的光，从照射面以平行光射出。即，在这种情况下的投射透镜12的照射面，上述中央部的光(上方14°?下方15° )射出的部分的面形状成为与通常的投射透镜的情况相同的形状，换言之，与上述中央部的光射出的部分相比，上部的面形状比通常的透镜曲面曲率变得更小，并且，与上述中央部的光射出的部分相比，下部的面形状比通常的透镜曲面曲率变得更大。进一步地，在这种情况下的投射透镜12中，其照射面上位于比上述中央部的光射出的部分更靠上方的部分与本发明所述的“上方部”相当，同样地，位于比上述中央部的光射出的部分更靠下方的部分与本发明所述的“下方部”相当。
[0096]如图所示，在这种情况下的投射透镜12被设计成:经由其照射面的“上方部”的光相对于平行光以5.16°向上方射出，并且，经由其照射面的“下方部”的光相对于平行光以3.06°向上方射出。换言之，在这种情况下的投射透镜12，其照射面的“上方部”、“下方部”的各自曲率被设定为能够获得上述射出角度。
[0097]例如通过这样的透镜设计，能够实现如前面图6所示的良好的高光束配光图案。
[0098]如以上说明所述，在本实施方式中，对于具有作为光源的半导体发光元件15和将从该半导体发光元件15射出的光从照射面向外部投射的投射透镜12的车辆用前照灯1，其投射透镜12的照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光向上方射出的控制面。
[0099]通过投射透镜12的面形状能够产生作为高光束的投射光，能够无需设置用于实现高光束的像以往那样的反射器102，其结果是，能够谋求防止向遮光区域的映入。由此，能够实现使产生作为高光束的投射光成为可能，并且，谋求防止向遮光区域的映入的良好的车辆用前照灯I。
[0100]此时，在本实施方式中，通过投射透镜12的所述上方部、所述下方部的曲率设定，使出自焦点的光比平行光更向上方射出。由此，使能够产生作为高光束的投射光，并且，谋求防止向遮光区域的映入的良好的车辆用前照灯1，能够通过调整投射透镜12的照射面曲率的相对简单的方法实现。
[0101]此外，在本实施方式中，所述上方部、所述下方部的面形状被设定成:经由照射面的下方部射出的光的一方与经由上方部射出的光相比，相对于平行光的角度变大。由此，下方部的光的一方更加朝向上方，因此作为高光束变得更加适合。
[0102]此外，在本实施方式中，使照射面的上方部曲率越接近外周越变小，由此，特别是能够谋求防止蓝色等短波长光向路面侧落下导致作为高光束的配光图案特性恶化的状况。
[0103]此外，在本实施方式中，使照射面下方部曲率越接近外周越变大，由此，越是下侧的光弯曲越大，作为高光束变得更加适合。
[0104]此外，在上述的说明中，以作为光源的多个半导体发光元件15、15、……并列配置的阵列作为例子，但作为光源的多个半导体发光元件15、15、……不是必要的，使用单个半导体发光元件15作为光源也是可以的。
[0105]在上述的最佳实施方式中，各部分的形状以及结构均是仅作为实施本发明时的具体的一个示例，不能 由此作出限定本发明技术范围的解释。
【权利要求】
1.一种车辆用前照灯，其特征在于，具有: 作为光源的半导体发光元件；和 将从所述半导体发光元件射出的光从照射面向外部投射的投射透镜， 使所述投射透镜的所述照射面的上方部、下方部双方作为将出自焦点的光比平行光更向上方射出的控制面。
2.如权利要求1所述的车辆用前照灯，其特征在于， 所述照射面的上方部、下方部通过其曲率的设定，将出自所述焦点的光比平行光更向上方射出。
3.如权利要求2所述的车辆用前照灯，其特征在于， 所述上方部、所述下方部的面形状被设定成:经由所述下方部射出的光的一方与经由所述上方部射出的光相比，相对于平行光的角度大。
4.如权利要求2或者3所述的车辆用前照灯，其特征在于， 所述照射面的所述上方部中的曲率越接近外周越变小。
5.如权利要求2至4中任一项所述的车辆用前照灯，其特征在于， 所述照射面的所述下方部中的曲率越接近外周越变大。
【文档编号】F21Y101/02GK103727475SQ201310475741
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】田中秀忠 申请人:株式会社小糸制作所