特開 2022-21516 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022021516

(43)【公開日】2022-02-03

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/27 20180101AFI20220127BHJP

   F21S 41/16 20180101ALI20220127BHJP

   F21S 41/43 20180101ALI20220127BHJP

   F21S 41/32 20180101ALI20220127BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20220127BHJP

   F21W 102/135 20180101ALN20220127BHJP

【ＦＩ】

F21S41/27

F21S41/16

F21S41/43

F21S41/32

F21Y115:30

F21W102:135

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020125123

(22)【出願日】2020-07-22

(71)【出願人】

【識別番号】000000136

【氏名又は名称】市光工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】小谷野 秀丸

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 喜郎

(57)【要約】

【課題】レーザー光源を用いる場合においてＩＥＣ６８０２５に準拠するクラスをより抑えることができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】車両用灯具１は、ロービーム配光を形成するためのレーザー光を放出するレーザー光源１１と、レーザー光源１１からのレーザー光を反射するリフレクタ２１と、リフレクタ２１により反射されたレーザー光を出射する光学レンズ２２と、リフレクタ２１と光学レンズ２２との間に配置されて、ロービーム配光にカットオフラインを形成するためのシェード２３とを備え、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、レーザー光源１１からのレーザー光によって形成されるアパーレント光源ＡＬＳに張る視角が５ｍｒａｄ以上とされている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロービーム配光を形成するためのレーザー光を放出するレーザー光源と、
前記レーザー光源からのレーザー光を反射するリフレクタと、
前記リフレクタにより反射されたレーザー光を出射する光学レンズと、
前記リフレクタと前記光学レンズとの間に配置されて、前記ロービーム配光にカットオフラインを形成するためのシェードと、を備え、
前記光学レンズから２００ｍｍの距離において、前記レーザー光源からのレーザー光によって形成されるアパーレント光源に張る視角が５ｍｒａｄ以上とされている
ことを特徴とする車両用灯具。

【請求項2】

前記アパーレント光源は、車両上下方向よりも車幅方向に長く形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項3】

前記アパーレント光源は、前記レーザー光源よりも８倍以上の面積を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、青色域のレーザー光を放出するレーザーダイオードとレーザーダイオードからのレーザー光を異なる波長の光（例えば黄色光）に変換する波長変換部材（蛍光体）とを備え、青色光と黄色光との混色によって白色光を放出するレーザー光源を車両用灯具に使用することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－４６１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１に記載の車両用灯具は、レーザー光源を用いる関係上、ＩＥＣ６８０２５の規定に準拠する必要がある。ＩＥＣ６８０２５によると、レーザーダイオードを用いた製品は７段階（クラス１，１Ｍ，２，２Ｍ，３Ｒ，３Ｂ，４）にクラス分けされている。レーザー光源を車両用灯具の光源として用いる場合、現時点ではクラス２Ｍ以下である必要がある。ここで、例えばクラス４に該当するレーザーダイオードを用いたとしても蛍光体等を介して車両用灯具として光を分散光として出力することで、クラス２以下とすることができ、車両用灯具としての販売を実現することができる。

【0005】

しかし、レーザーダイオードを用いる製品は蛍光体を取り外した状態でのクラス選定も求められている。このため、クラス４に該当するレーザーダイオードを用いた場合には、基本的にＩＥＣ６８０２５の規定に準拠するために、レーザー光の放出時間を抑える必要がある。例えば車両用灯具として用いる場合、車両事故等によってレーザー光源から蛍光体が外れてしまう可能性があり、このような事態の発生時に対応すべくレーザーダイオードを直ぐにシャットダウンさせる回路を組み込むようにする必要がある。

【0006】

ところが、このような回路を搭載したとしても、車両事故等の発生からシャットダウンまでには約１μｓ程度の時間が必要となってしまい、クラスを抑えるにも限界が生じてしまう。よって、車両用灯具として用いる場合にＩＥＣ６８０２５に準拠するクラスをより抑えることができるようにすることが好ましい。

【0007】

なお、上記の問題は、青色域のレーザー光を放出するレーザーダイオードとレーザーダイオードからのレーザー光を黄色光に変換する蛍光体とを備えたレーザー光源を有する車両用灯具に限る問題ではなく、単に白色光等を放出可能なレーザーダイオードを有する車両用灯具においても共通する問題である。

【0008】

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、レーザー光源を用いる場合においてＩＥＣ６８０２５に準拠するクラスをより抑えることができる車両用灯具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る車両用灯具は、ロービーム配光を形成するためのレーザー光を放出するレーザー光源と、前記レーザー光源からのレーザー光を反射するリフレクタと、前記リフレクタにより反射されたレーザー光を出射する光学レンズと、前記リフレクタと前記光学レンズとの間に配置されて、前記ロービーム配光にカットオフラインを形成するためのシェードと、を備え、前記光学レンズから２００ｍｍの距離において、前記レーザー光源からのレーザー光によって形成されるアパーレント光源に張る視角が５ｍｒａｄ以上とされている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、レーザー光源を用いる場合においてＩＥＣ６８０２５に準拠するクラスをより抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る車両用灯具を示す要部正面図である。

【図2】本実施形態に係る車両用灯具を示す要部断面図である。

【図3】図２に示したレンズ体の拡大断面図である。

【図4】本実施形態に係る車両用灯具の変形例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

【0013】

図１は、本実施形態に係る車両用灯具を示す要部正面図であり、図２は、本実施形態に係る車両用灯具を示す要部断面図である。

【0014】

図１及び図２に示す車両用灯具１は、例えば車両前方部位に設けられる前照灯として構成されるものであって、図示しないハウジングとアウターレンズとによって形成された灯室内に配置されるものである。この車両用灯具１は、例えばロービーム配光を形成するためのものであって、レーザーダイオードユニット１０と、レンズ体２０と、ヒートシンク３０と、ファンユニット４０とを備えている。なお、図２においてはファンユニット４０の図示を省略している。

【0015】

レーザーダイオードユニット１０は、レーザー光源１１と、コネクタ部１２とを備えている。レーザー光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）よりも光束密度が高いレーザー光を放出するレーザーダイオードと、レーザーダイオードからの光を波長変換する蛍光体とを有した光源である。本実施形態においてレーザー光源１１は、基板１３に搭載されて光軸が前方の斜め上方に向いた状態で設けられている。コネクタ部１２は、レーザー光源１１に対して給電を行うべく相手側コネクタが嵌合させられる部位である。このコネクタ部１２は前方下方から相手側コネクタが嵌合される向きで設けられている。

【0016】

レンズ体２０は、レーザー光源１１からの光を車両前方に向けて出射するための光学部材である。ヒートシンク３０は、レーザーダイオードユニット１０及びレンズ体２０の台座となると共に、放熱フィンＦを有して放熱性を発揮するものである。レーザーダイオードユニット１０及びレンズ体２０はヒートシンク３０に対してネジ止め等されて固定されており、レーザー光源１１からの熱がヒートシンク３０により放熱されるようになっている。ファンユニット４０は、送風機能を有するファン４１を有し、ヒートシンク３０に対して送風することで放熱を促進させるものである。

【0017】

図３は、図２に示したレンズ体２０の拡大断面図である。図３に示すように、レンズ体２０は、レーザー光源１１からの光を車両前方に向けて出射するためのものであって、本実施形態においては、リフレクタ２１と、光学レンズ２２と、シェード２３とが一体となった光学部材により構成されている。このレンズ体２０は、レーザー光源１１からの光を受け入れる入射側２０ａがレーザー光源１１の光軸に沿って延びているが、光学レンズ２２が設けれられる出射側２０ｂが水平方向（車両前方）に向けて屈曲した屈曲構造となっている。

【0018】

このようなレンズ体２０は、入射レンズ部２４を備えている。入射レンズ部２４は、入射側２０ａの端部に形成された凹部２０ｃの底面部として設けられており、レーザー光源１１側に凸となる凸レンズ形状となっている。レーザー光源１１からのレーザー光は、入射レンズ部２４又は凹部２０ｃの側壁からレンズ体２０内に入射していく。

【0019】

また、レンズ体２０は、リフレクタ２１として第１及び第２リフレクタ部２１ａ，２１ｂを備えている。第１リフレクタ部２１ａは、略円錐台の上面側をレーザー光源１１としたときの円錐台側面に相当する反射部位である。この第１リフレクタ部２１ａは、レンズ体２０に入射したレーザー光源１１の一部を反射させて、出射側２０ｂに導くものである。第２リフレクタ部２１ｂは、回転楕円面等を基調とする反射面であり、第１リフレクタ部２１ａに連続して第１リフレクタ部２１ａよりも出射側２０ｂに設けられている。この第２リフレクタ部２１ｂについても反射した光を出射側２０ｂ（特に光学レンズ２２側）に導くものである。

【0020】

光学レンズ２２は、車両前方に向かって凸となるレンズ部位であって、リフレクタ２１により反射されたレーザー光を出射する出射端となる部位である。シェード２３は、リフレクタ２１と光学レンズ２２との間に配置されて、ロービーム配光にカットオフラインを形成するための部位である。このシェード２３は、リフレクタ２１によって反射されたレーザー光の一部をカットすることでロービーム配光にカットオフラインを形成する。本実施形態においては、入射側２０ａと出射側２０ｂとの中間的な位置において、下方から上方に向けて刳り貫かれた段部２５によってシェード２３が形成されている。

【0021】

なお、上記においてリフレクタ２１は、アルミ蒸着等による全反射面であってもよいが、臨界角を利用した反射面であってもよい。また、シェード２３は、黒色等の印刷が施されて光をカットする構成となっていてもよい。

【0022】

ここで、本実施形態においてリフレクタ２１はレーザー光を反射して段部２５の前端部付近に光を集光させて（且つ、一部の光がシェード２３によってカットされて）アパーレント光源ＡＬＳを形成している。本実施形態において形成されるアパーレント光源ＡＬＳは、レーザー光源１１よりも８倍以上の面積を有するようにされており、或る程度の大きさを有したものとなっている。なお、アパーレント光源ＡＬＳは、ロービーム配光を形成し易くなるよう、車両上下方向よりも車幅方向に長く形成されている。

【0023】

このような車両用灯具１においては、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、アパーレント光源ＡＬＳに張る視角が（縦横の平均で）５ｍｒａｄ以上とされている。ここで、上記視角が５ｍｒａｄ以上である場合、光学レンズ２２から２００ｍｍの位置における最大放射輝度が特定値Ｌ_Ｔ以下であれば、車両用灯具１はランプ規格で判断され、レーザー規格としてもクラス１とすることができる。よって、本実施形態に係る車両用灯具１は、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、アパーレント光源ＡＬＳに張る視角が５ｍｒａｄ以上とされている。

【0024】

また、本実施形態に係る車両用灯具１は、光学レンズ２２から２００ｍｍの位置における最大放射輝度が特定値Ｌ_Ｔ以下となっている。特定値Ｌ_Ｔは、Ｌ_Ｔ＝（１ＭＷ・ｍ^－２・ｓｒ^－１）／αである。ここで、αは視角（ｒａｄ）である。よって、例えば視角が５ｍｒａｄである場合、特定値Ｌ_Ｔは、２００ＭＷ・ｍ^－２・ｓｒ^－１となり、光学レンズ２２からの２００ｍｍの位置における最大放射輝度が２００ＭＷ・ｍ^－２・ｓｒ^－１以下であれば、車両用灯具１は、ランプ規格で判断される。

【0025】

ここで、レーザー規格であると、小光源（レーザー光源１１は小光源に該当）の限界被ばく量は、１ｕｓのシャットダウンのときに７７ｍＷであったが、アパーレント光源ＡＬＳを張る視角が５ｍｒａｄ以上である場合、限界被ばく量は、１ｕｓのシャットダウンのときに２５７ｍＷ以上となるため、少なくとも３倍以上の被ばく量でも問題ないこととなる。

【0026】

次に、本実施形態に係る車両用灯具１の作用を説明する。まず、図３に示すように、レーザー光源１１が点灯させられる。これにより、レーザー光源１１からのレーザー光が入射レンズ部２４等を介してレンズ体２０内に至る。

【0027】

レンズ体２０内に至ったレーザー光は、図３に示す光路例のように第１リフレクタ部２１ａ及び第２リフレクタ部２１ｂの少なくとも一方で反射して光学レンズ２２に至る。そして、光学レンズ２２から車両前方に向けて出射されてロービーム配光が形成される。なお、この光学レンズ２２からの出射に至るまでに、シェード２３によって一部光がカットされることとなり、ロービーム配光にカットオフラインが形成される。

【0028】

また、図３に示す光路例のようにレーザー光は、第１リフレクタ部２１ａ及び第２リフレクタ部２１ｂの少なくとも一方で反射された結果、段部２５の前端部付近においてアパーレント光源ＡＬＳを形成する。ここで、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、アパーレント光源ＡＬＳに張る視角は５ｍｒａｄ以上とされている。さらに、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離における最大放射輝度が特定値Ｌ_Ｔ以下となっている。

【0029】

よって、本実施形態に係る車両用灯具１はランプ規格で判断され、レーザー規格においてもクラス１とすることができる。

【0030】

このようにして、本実施形態に係る車両用灯具１によれば、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、レーザー光源１１からのレーザー光によって形成されるアパーレント光源ＡＬＳに張る視角が５ｍｒａｄ以上とされているため、レーザー規格ではなくランプ規格で評価されるようにでき、レーザー規格においてクラス１と評価することが可能となる。従って、レーザー光源１１を用いる場合においてＩＥＣ６８０２５に準拠するクラスをより抑えることができる。

【0031】

また、アパーレント光源ＡＬＳは、車両上下方向よりも車幅方向に長く形成されているため、横長となるロービーム配光を形成し易くすることができる。

【0032】

また、アパーレント光源ＡＬＳはレーザー光源１１よりも８倍以上の面積を有するため、面積拡大率を８倍以上として視角を拡げ易くして、クラスをより抑え易くすることができる。

【0033】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、公知・周知技術を組み合わせてもよい。

【0034】

図４は、本実施形態に係る車両用灯具の変形例を示す斜視図である。図１に示す車両用灯具１は、リフレクタ２１と、光学レンズ２２と、シェード２３とが一体となったレンズ体２０を用いている。これに対して、変形例に係る車両用灯具２は、リフレクタ２１と、光学レンズ２２と、シェード２３とは別部材によって構成されている。このような車両用灯具２であっても、光学レンズ２２から２００ｍｍの距離において、アパーレント光源ＡＬＳに張る視角が５ｍｒａｄ以上とされていれば、光学レンズ２２から２００ｍｍの位置における最大放射輝度が特定値Ｌ_Ｔ以下であるときに、ランプ規格で判断され、レーザー規格としてもクラス１とすることができるからである。

【0035】

また、本実施形態においては前照灯を前提に説明したが、これに限らず、適用可能であれば、他の方向を照射する車両用灯具に対して適用されてもよい。

【符号の説明】

【0036】

１，２ ：車両用灯具
１０ ：レーザーダイオードユニット
１１ ：レーザー光源
２１ ：リフレクタ
２２ ：光学レンズ
２３ ：シェード
ＡＬＳ ：アパーレント光源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】