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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte, welche eine
Halbleiterleuchteinrichtung als eine Lichtquelle verwendet.
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2. Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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In
den vergangenen Jahren hat sich die Ausgabeleistung einer Halbleiterleuchteinrichtung,
wie beispielsweise einer Leuchtdiode (LED) erhöht, und die zugehörige Leuchtdichte
hat sich entsprechend gesteigert. Mit der Steigerung der Leuchtdichte
läuft die
Entwicklung einer LED und dergleichen, die als eine Lichtquelle
für ein
Fahrzeuglicht verwendet wird.
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Die
japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2005-276805 offenbart
eine Fahrzeugleuchte, welche eine Halbleiterleuchteinrichtung, wie
beispielsweise eine LED, als eine Lichtquelle verwendet. Ein Beispiel
der Konfiguration einer solchen Fahrzeugleuchte ist in 1 gezeigt.
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In 1 besteht eine Fahrzeugleuchte 1 nach
dem herkömmlichen
Beispiel aus einem Scheinwerfer für ein Automobil und ist dazu
ausgestaltet, mindestens eine optische Einheit 2 zu umfassen.
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Die
optische Einheit 2 kann umfassen: eine Lichtquelle 3;
einen ersten Reflektor 4; einen zweiten Reflektor 5;
einen dritten Reflektor 6; eine Projektionslinse 7;
und eine Blende 8.
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Die
Lichtquelle 3 besteht aus mindestens einer LED 3a,
die auf einem Substrat (nicht gezeigt) befestigt ist. Hier ist die
LED 3a so angeordnet, dass sie Licht in einer Aufwärtsrichtung
abstrahlt bzw. emittiert. In diesem Aufbau wird eine Antriebsspannung
an die LED 3a von außen
angelegt, um sie zur Emission von Licht anzutreiben.
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Es
sollte angemerkt werden, dass Beispiele der Halbleiterleuchteinrichtung,
die in der Lichtquelle 3 verwendet wird, zusätzlich zu
einer LED, eine Halbleiterlasereinrichtung umfassen kann.
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Der
erste Reflektor 4 wird aus einer elliptischen Reflexionsoberfläche mit
einem ersten Brennpunkt F1, der sich in der Nähe der Lichtquelle 3 befindet,
und einem zweiten Brennpunkt F2, der sich in der Nähe eines
rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 7 befindet, gebildet.
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Der
zweite Reflektor 5 wird gebildet aus einer Reflexionsoberfläche mit
einem ersten Brennpunkt, der sich in der Nähe der Lichtquelle 3 befindet,
und einem zweiten Brennpunkt F3, der sich auf einer Linie befindet,
welche die Lichtquelle 3 und den rückseitigen Brennpunkt der Projektionslinse 7 verbindet.
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Der
dritte Reflektor 6 wird gebildet aus einer elliptischen
Reflexionsoberfläche
mit einem ersten Brennpunkt, der sich in der Nähe des zweiten Brennpunkts
des zweiten Reflektors 5 befindet, und einem zweiten Brennpunkt,
der sich in der Nähe
des rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 7 befindet. Alternativ
wird der dritte Reflektor 6 gebildet aus einer parabolischen
Reflexionsoberfläche
mit einem Brennpunkt in der Nähe
des zweiten Brennpunkts des zweiten Reflektors 5 und mit
einer optischen Achse, die sich horizontal nach vorne erstreckt.
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Die
Projektionslinse 7 besteht aus einer konvexen Linse. Das
Licht, das vom ersten Reflektor 4 oder dem dritten Reflektor 6 reflektiert
worden ist und dann in der Nähe
des rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 7 zusammenläuft bzw.
konvergiert, wird durch die Projektionslinse 7 nach vorne
projiziert, um im Wesentlichen paralleles Licht zu sein.
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Die
Blende ist in der Nähe
des rückseitigen Brennpunkts
der Projektionslinse 7 positioniert, und eine obere Kante 8a der
Blende 8 bildet ein Abschneidemittel zum Formen beispielsweise
eines vorbeilaufenden Strahls.
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In
der Fahrzeugleuchte 1 mit einem solchen Aufbau wird die
LED 3a angetrieben, um Licht zu emittieren, wenn der LED 3a der
Lichtquelle 3 der optischen Einheit 2 Leistung
zugeführt
wird. Dann fällt ein
Teil des von der LED 3a emittierten Lichts direkt auf die
Projektionslinse 7 oder wird nach vorne projiziert, nachdem
es vom ersten Reflektor 4 reflektiert worden ist.
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Ferner
wird das auf den zweiten Reflektor 5 einfallende Licht
dadurch reflektiert und wird in Richtung des dritten Reflektors 6 gerichtet.
Dann wird das Licht durch den dritten Reflektor 6 reflektiert,
und das reflektierte Licht fällt
auf die Projektionslinse 7 ein. Als ein Ergebnis wird das
Licht durch die Projektionslinse 7 nach vorne projiziert.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird das Licht, das in Richtung des rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 7 konvergiert, teilweise
durch die Blende 8 blockiert, und es wird durch die obere
Kante 8a davon ein Abschneidemittel gebildet. Das Licht
mit dem so geformten Lichtverteilungsmuster für einen Vorbeifahrtstrahl wird
nach vorne projiziert.
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Allgemein
wird eine LED zur Verwendung in einer solchen Fahrzeugleuchte 1 häufig mit
einem Harz, wie einem Silikonharz, verkapselt. Da ein solches Silikonharz
einen gewissen Grad an hygroskopischem Verhalten zeigt, kann das
Silikonharz aufgrund der Absorption von Feuchtigkeit während einer Langzeitverwendung
abgebaut werden. In diesem Fall können sich die optischen Eigenschaften
der LED als Ganzes verändern.
Das heißt,
dass sich die Leuchtqualität
abbauen kann.
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Beispielsweise
betrug, in Beständigkeitsexperimenten
einer LED, die aus GaAlAs als einem Grundmaterial gebildet war,
die Leuchtintensität
des emittierten Lichts 106,6% der ursprünglichen Intensität, nachdem
die LED für 1000
Stunden bei Raumtemperatur (25°C)
aktiviert worden war, 106,3%, nachdem die LED für 1000 Stunden bei hoher Temperatur
(85°C) aktiviert
worden war, und 96,6%, nachdem die LED für 1000 Stunden bei niedriger Temperatur
(–40°C) aktiviert
worden war. Nachdem jedoch die LED für 1000 Stunden bei hoher Temperatur
(80°C) und
hoher Luftfeuchtigkeit (85%) aktiviert worden war, betrug die Leuchtintensität des emittierten
Lichts 84,7%. Daher wurde herausgefunden, dass der Abbau aufgrund
der Luftfeuchtigkeit signifikant war.
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Ferner
betrug, im Fall einer LED, die aus Phosphor-enthaltendem GaN als
einem Grundmaterial gebildet worden ist, die Leuchtintensität des emittierten
Lichts 89,6%, nachdem die LED für
1000 Stunden bei hoher Temperatur (60°C) und hoher Luftfeuchtigkeit
(90°C) aktiviert
worden war. Es wurde ähnlich
herausgefunden, dass der Abbau aufgrund der Luftfeuchtigkeit signifikant
war.
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Ein
solches Problem mag nicht nur aufttreten, wenn eine Lichtquelle
eine kunststoff- bzw. harzverkapselte LED ist, sondern auch, wenn
eine Lichtquelle eine andere Art von Halbleiterleuchteinrichtung
ist, wie eine Halbleiterlasereinrichtung.
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Darüber hinaus
umfassen Beispiele der Reflektoren 4, 5 und 6 Reflektoren
mit einer Reflexionsoberfläche,
die beispielsweise mit aufgedampften Silber beschichtet sind. Wenn
solche Reflektoren verwendet werden, kann die zugehörige Oberfläche während eines
Langzeitgebrauchs oxidiert oder sulfidiert werden. Insbesondere,
wenn die Oberfläche sulfidiert
wird, kann die erscheinende Farbe verändert werden, um eine Verringerung
im Reflexionsgrad zu bewirken.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
ist es, im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme, eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugleuchte mit einer einfachen
Struktur bereitzustellen, welche den Abbau der Leuchtqualität einer
Halbleiterleuchteinrichtung unterdrücken kann und den Alterungsabbau
einer Beschichtung der Reflexionsoberfläche eines Reflektors verhindern
kann.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann eine Fahrzeugleuchte
eine optische Einheit nach Projektorart umfassen, die aufweist:
eine Halbleiterleuchteinrichtung; einen Reflektor, der dazu konfiguriert
ist, die Halbleiterleuchteinrichtung von der Rückseite zu umgeben, so dass Licht,
das von der Halbleiterleuchteinrichtung emittiert wird, in eine
vordere Richtung reflektiert wird; und eine Projektionslinse, die
Licht projizieren kann, das vom Reflektor reflektiert worden ist,
und Licht von der Halbleiterleuchtvorrichtung in die Vorwärtsrichtung
richten bzw. lenken kann. Wenn die Halbleiterleuchteinrichtung der
optischen Einheit aktiviert wird, wird die Halbleiterleuchteinrichtung
angetrieben, um Licht zu emittieren. Das Licht, das von der Halbleiterleuchteinrichtung
emittiert wird, trifft direkt auf die Projektionslinse, oder nachdem
es vom Reflektor reflektiert worden ist, und wird in der Nähe des Brennpunkts
der Projektionslinse gesammelt und dann nach vorne durch die Projektionslinse
projiziert.
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Diesbezüglich wird
ein Raum, der sich um die Halbleiterleuchteinrichtung erstreckt
und eine innere Oberfläche
des Reflektors der optischen Einheit umfasst, hermetisch abgedichtet.
Daher wird die Halbleiterleuchteinrichtung von der äußeren Atmosphäre getrennt.
Daher kann der Abbau des Materials, das die Halbleiterleuchteinrichtung
darstellt, aufgrund von Feuchtigkeitsabsorption verhindert werden,
und dadurch kann die Verringerung in der Verlässlichkeit der Halbleiterleuchteinrichtung
wesentlich unterdrückt
werden. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Halbleiterleuchteinrichtung
und der Fahrzeugleuchte verlängert
werden.
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Es
sollte verständlich
sein, dass die Fahrzeugleuchte ein Dichtelement umfassen kann, welches
den abgedichteten Raum hermetisch abdichtet.
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Vorzugsweise
kann ein Inertgas in den abgedichteten Raum eingefüllt werden,
der durch das Dichtelement definiert wird. In diesem Fall enthält der abgedichtete
Raum keinen wesentlichen Feuchtigkeitsdampf, und das Eindringen
von Feuchtigkeitsdampf in den abgedichteten Raum von außen wird
im Wesentli chen verhindert. Daher kann die Verringerung in der Beständigkeit
der Halbleiterleuchteinrichtung aufgrund von Absorption von Feuchtigkeit
fast perfekt unterdrückt
werden. Daher wird die Lebensdauer der Halbleiterleuchteinrichtung
und der Fahrzeugleuchte weiter verlängert.
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Vorzugsweise
kann der Reflektor der optischen Einheit mit aufgedampftem Silber
beschichtet sein. In diesem Fall wird, da die innere Oberfläche des
Reflektors von der äußeren Atmosphäre durch die
abgedichtete Struktur abgesperrt ist, eine Oxidation und Sulfidierung
der Oberfläche
der aufgedampften Silberbeschichtung durch Feuchtigkeitsdampf, Abgas
von einem Automobil oder dergleichen verhindert werden. Daher werden
die Veränderung
der erscheinenden Farbe und die Verringerung in der Reflektivität, welche
durch Luftfeuchtigkeit und Abgas bewirkt werden, effektiv verhindert.
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Vorzugsweise
kann die Fahrzeugleuchte einen Luftdruckanpassungssack umfassen,
der aus einem folienähnlichen
Material hergestellt ist und mit dem abgedichteten Raum verbunden
ist, um einen Luftdruck in dem abgedichteten Raum, der durch das Dichtelement
abgedichtet ist, anzupassen. In diesem Fall wird sogar dann, wenn
das Gas sich innerhalb des abgedichteten Raums aufgrund der Wärme, welche
erzeugt wird, wenn die Halbleiterleuchteinrichtung angetrieben wird,
ausdehnt, die Erhöhung
des Innendrucks effektiv dadurch absorbiert, dass sich der Luftdruckanpassungssack
zusammenzieht. Dadurch kann die Verformung und das Brechen jedes der
Komponenten aufgrund eines erhöhten
Innendruck verhindert werden, und eine Eintrübung der inneren Oberfläche des
Reflektors aufgrund einer Luftdruckänderung kann verhindert werden.
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Vorzugsweise
kann das Dichtelement als ein Linsenhalter aufgebaut sein, der die
Projektionslinse der optischen Einheit trägt. In diesem Fall ist die
Projektionslinse der optischen Einheit hermetisch durch das Dichtelement
mit dem Reflektor befestigt, um so die Halbleiterleuchteinrichtung
zu umschließen. Dementsprechend
wird ein minimaler Raum für
die optische Einheit durch das Dichtelement abgedichtet. Zur gleichen
Zeit werden die entsprechenden inne ren Oberflächen des Reflektors und der
Projektionslinse im abgedichteten Raum umfasst. Dadurch kann eine
Eintrübung
der inneren Oberflächen
des Reflektors und der Projektionslinse aufgrund von Feuchtigkeitsdampf
und einer Luftdruckänderung
verhindert werden.
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Der
Reflektor, die Projektionslinse und das Dichtelement der optischen
Einheit können
jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt sein.
Ferner kann das Dichtelement hermetisch mit dem Reflektor und der
Projektionslinse durch Schweißen
oder Verkleben verbunden sein.
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Alternativ
können
der Reflektor, die Projektionslinse und das Dichtelement der optischen
Einheit jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt
sein, und die Projektionslinse und das Dichtelement können hermetisch
und integral gegossen sein. Zusätzlich
kann das Dichtelement hermetisch durch Schweißen oder Verkleben mit dem
Reflektor verbunden sein.
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In
einem weiteren alternativen Beispiel sind der Reflektor, die Projektionslinse
und das Dichtelement der optischen Einheit jeweils aus einem thermoplastischen
Kunststoff bzw. Harz hergestellt, und die Projektionslinse kann
hermetisch in das Dichtelement eingegossen sein. Zusätzlich kann
das Dichtelement hermetisch mit dem Reflektor durch Schweißen oder
Verkleben verbunden sein.
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In
diesen Fällen
sind die Komponenten miteinander integriert, wodurch die Zusammenbaugenauigkeit
der Komponenten verbessert wird. Ferner kann der innere Raum einfach
unter Verwendung einer kleinen Zahl von Komponenten abgedichtet werden,
wodurch die Komponentenkosten und Zusammenbaukosten verringert werden
können.
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Das
Dichtelement kann bestehen aus: einem Gehäuse, welches eine offene Front
bzw. Vorderseite aufweist und die optische Einheit umgibt: und eine vorderseitige
Linse, die aus einem transparenten Material hergestellt ist und
die offene Vorderseite des Gehäuses
hermetisch abdichtet. In diesem Fall ist die gesamte optische Einheit
hermetisch durch das Gehäuse
und die vorderseitige Linse abgedeckt.
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Das
Gehäuse
kann mit einem Quetschdichtungsteil ausgestattet sein. In diesem
Fall kann das Gehäuse
nach einem Zusammenbau durch den Quetschabdichtungsteil evakuiert
werden, und ein Inertgas kann in das Gehäuse eingeführt werden. Folgend kann der
Quetschabdichtungsteil geschlossen werden. Auf diese Weise kann
der abgedichtete Raum innerhalb des Gehäuses einfach durch Inertgas
abgedichtet werden, das dort hinein eingefüllt wird.
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Das
Gehäuse
kann so aufgebaut sein, dass ein Konvektionsfluss in einem Raum
im Gehäuse aufgrund
der durch die optische Einheit erzeugten Wärme in Richtung der vorderseitigen
Linse geführt wird.
Vorzugsweise wird in diesem Fall der rückwärtige Teil des Gehäuses verschmälert, und
eine obere hintere Ecke des Gehäuses
wird abgerundet. In diesem Fall wird die Wärme, die durch das Aktivieren der
Halbleiterleuchteinrichtung der optischen Einheit erzeugt wird,
von der optischen Einheit in den Raum innerhalb des Gehäuses abgeführt und
wird zur vorderseitigen Linse mittels eines Konvektionsflusses entlang
der Form des Gehäuses übertragen,
wodurch die vorderseitige Linse erwärmt wird.
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Daher
wird die Temperaturverteilung des Raums im Gehäuse gleichförmig hergestellt. Wenn eine
Vielzahl der optischen Einheiten vorgesehen ist, werden die Temperaturbedingungen
der optischen Einheiten ungefähr
die gleichen. Daher sind die Leuchtintensitäten der optischen Einheiten
gleichförmig,
und dadurch kann die Schwankung der Leuchtintensität zwischen
optischen Einheiten unterdrückt
werden.
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Wie
es beschrieben worden ist, wird in einer Fahrzeugleuchte, die mindestens
eine optische Einheit mit einer Halbleiterleuchteinrichtung aufweist, die
gemäß der Prinzipien
der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, der Raum um die
Halbleiterleuchteinrichtung von der äußeren Atmosphäre durch
ein Dichtelement abgedichtet. Zusätzlich wird ein Inertgas in
den abgedichteten Raum eingeführt. Daher
können
die Verringerung der Beständigkeit
der Halbleiter leuchtvorrichtung aufgrund der mikroskopischen Eigenschaften
des Materials, das die Einrichtung darstellt, wesentlich unterdrückt werden.
Dadurch kann die Lebensdauer der Halbleiterleuchteinrichtung und
des Fahrzeuglichts verlängert
werden.
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KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile des offenbarten
Gegenstands werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf
die beiliegenden Zeichnungen klar, wobei:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer herkömmlichen Fahrzeugleuchte
zeigt;
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2 eine
schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer beispielhaften
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte
zeigt;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer weiteren
beispielhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte
zeigt; und
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4 eine
schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau noch einer
weiteren beispielhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte
zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung genauer unter Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben.
Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen sind bestimmte
Beispiele der vorliegenden Erfindung, und daher gelten dafür verschiedene technische
Beschränkungen.
Jedoch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die beispielhaften
Ausführungsformen
beschränkt.
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2 zeigt
den Aufbau einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte.
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In 2 ist
eine Fahrzeugleuchte 10 ein LED-Scheinwerfer für ein Automobil
und ist dazu aufgebaut, mindestens eine (eine in dem gezeigten Beispiel)
optische Einheit vom Projektor-Typ 11 zu umfassen.
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Die
optische Einheit 11 ist so aufgebaut, dass sie umfasst:
eine LED-Lichtquelle 12, einen ersten Reflektor 13,
einen zweiten Reflektor 14, einen dritten Reflektor 15,
eine Projektionslinse 16, eine Blende 17 und einen
Linsenhalter 18. Die optische Einheit 11 weist
einen Aufbau auf, der ähnlich
oder der gleiche wie der einer abgedichteten Strahlstruktur ist.
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Die
LED-Lichtquelle 12 besteht aus mindestens einer LED 12a (eine
in dem gezeigten Beispiel). Die LED 12a ist auf einem Substrat 12b angebracht, welches
parallel oder horizontal zur optischen Achse der Fahrzeugleuchte
angeordnet ist und Licht nach oben ausstrahlt.
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Eine
Wärmesenke 12c,
die aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, kann
an der unteren Oberfläche
des Substrats 12b befestigt sein. In diesem Fall kann Wärme, welche durch
die aktivierte LED 12a erzeugt wird, zur Außenseite
abgeleitet werden.
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Der
erste Reflektor 13 wird gebildet aus einer elliptischen
Reflexionsoberfläche
mit einem ersten Brennpunkt F1, der sich in der Nähe der LED-Lichtquelle 12 befindet,
und einem zweiten Brennpunkt F2, der sich in der Nähe eines
rückwärtigen Brennpunkts
der Projektionslinse 16 befindet.
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Der
zweite Reflektor 14 wird gebildet aus einer elliptischen
Reflexionsoberfläche
mit einem ersten Brennpunkt, der sich in der Nähe der LED-Lichtquelle 12 befindet,
und einem zweiten Brennpunkt F3, der sich auf einer Linie befindet, welche
die LED-Lichtquelle 12 und den rückwärtigen Brennpunkt der Projektionslinse 16 verbindet.
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Der
dritte Reflektor 15 wird gebildet aus einer elliptischen
Reflexionsoberfläche
mit einem ersten Brennpunkt, der sich in der Nähe des zweiten Brennpunkts
des zweiten Reflektors 14 befindet, und einem zweiten Brennpunkt,
der sich in der Nähe
des rückwärtigen Brennpunkts
der Projektionslinse 16 befindet. Alternativ wird der dritte
Reflektor 15 gebildet aus einer parabolischen Reflexionsoberfläche mit
einem Brennpunkt, der sich in der Nähe des zweiten Brennpunkts
des zweiten Reflektors 14 befindet, und eine optische Achse
aufweist, die sich horizontal nach vorne erstreckt.
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Der
erste, zweite und dritte Reflektor 13, 14 und 15 können aus
einem thermoplastischen Harz bzw. Kunststoff gegossen sein. In dieser
beispielhaften Ausführungsform
können
sie integral miteinander vergossen sein.
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Ferner
ist die innere Oberfläche
jedes der Reflektoren mit aufgedampftem Silber beschichtet. Ferner
ist das Substrat 12 der LED-Lichtquelle 12 hermetisch
am unteren Teil des ersten Reflektors 13 durch einen O-Ring 12d befestigt,
um so benachbart zum ersten Reflektor 13 zu liegen.
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Die
Projektionslinse 16 besteht aus einer konvexen Linse. Das
von der LED-Lichtquelle 12 emittierte
Licht wird durch den ersten Reflektor 13 oder den zweiten
Reflektor 14 reflektiert und konvergiert nahe dem rückseitigen
Brennpunkt der Projektionslinse 16. Das Licht wird dann
nach vorne durch die Projektionslinse 16 projiziert.
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Die
Blende 17 wird in die Nähe
des rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 16 positioniert und weist
eine obere Kante 17a auf, um ein Abschneidmittel zu bilden,
beispielsweise, um einen vorbeilaufenden Strahl zu formen.
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Der
Linsenhalter 18 trägt
die Projektionslinse 16 und ist als ein Dichtelement in
dem gezeigten Beispiel aufgebaut. Es sollte erkennbar sein, dass
der Linsen halter 18 aus einem thermoplastischen Kunststoff
gebildet ist und integral mit der Blende 17 gegossen werden
kann.
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Die
Projektionslinse 16 wird in den Linsenhalter 18 pressgegossen.
Ferner werden die Reflektoren 13, 14 und 15 hermetisch
am Linsenhalter 18 befestigt und werden beispielsweise
durch Schweißen
verbunden.
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Ein
innerer Raum 19 wird hermetisch von der äußeren Atmosphäre durch
Reflektoren 13, 14 und 15, die Projektionslinse 16 und
den Linsenhalter 18, welche wie oben beschrieben aufgebaut
sind, abgedichtet. Ein Quetschdichtungsteil 14a ist in
einem oberen Teil des zweiten Reflektors 14 vorgesehen und
wird dazu verwendet, den inneren Raum 19 zu evakuieren
oder ein Inertgas in den Raum einzuführen.
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Ein
offenes Loch 15a ist in der Nähe des unteren Endes des dritten
Reflektors 15 vorgesehen. Ein ausdehnbarer Luftdruckanpassungssack 15b ist hermetisch
am offenen Loch 15a befestigt und im inneren Raum 19 vorgesehen.
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Die
Luftdruckänderung
im inneren Raum 19 aufgrund einer Wärmeausdehnung, wenn die Lichtquelle 12 an-
oder ausgeschaltet wird, beträgt
beispielsweise 0,2 atm. Der Luftdruckanpassungssack 15b ist
aus einem flexiblen, Dünnschicht-
bzw. Dünnfolien-ähnlichen
Material, wie beispielsweise hochdichtem Polyethylen oder Polypropylen,
hergestellt und kann in eine sackähnliche Form ausgebildet werden,
um so in der Lage zu sein, die Druckänderung zu absorbieren. Ferner
kann, um die Ausdehnung des Luftdruckanpassungssacks 15b in
Richtung des Inneren des inneren Raums 19 zu regulieren,
eine Regulierungsplatte 15c in einer Position vorgesehen sein,
die sich etwas innerhalb des offenen Lochs 15a befindet.
Auf diese Weise wird Licht, das vom dritten Reflektor 15 reflektiert
wird, daran gehindert, blockiert zu werden, wenn der Luftdruckanpassungssack 15b ungewollt
nach innen ausgedehnt wird.
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Die
Fahrzeugleuchte 10 dieser Ausführungsform ist wie oben beschrieben
aufgebaut, und ein Inertgas wird in den hermetisch abgedichteten
inneren Raum 19 eingeführt.
Die Evakuierung des inneren Raums 19 und das Einführen eines
Inertgases in den inneren Raum 19 werden beispielsweise
wie folgt durchgeführt.
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Zunächst wird
ein dünnes
Rohr (beispielsweise ein flexibler Schlauch) mit einem Durchmesser, der
kleiner ist als ein Öffnungsdurchmesser
des Quetschdichtungsteils 14a, von dem Quetschdichtungsteil 14a in
eine geeignete Position eingeführt, wie
beispielsweise zum tiefsten Teil des inneren Raums 19.
Folgend wird, während
ein einzufüllendes Inertgas
(beispielsweise Stickstoffgas) eingeführt wird, das Rohr langsam
herausgezogen. Wenn das Ende des Rohrs durch die Quetschdichtungsöffnung 14a läuft, wird
der Quetschdichtungsteil 14a abgedichtet. Auf diese Weise
kann Luft im inneren Raum 19 durch das Inertgas ersetzt
werden.
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Falls
zunächst
ein Reinigungsgas verwendet wird, bevor ein Inertgas eingeführt wird,
kann das Reinigungsgas durch den gleichen Ablauf eingeführt werden.
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Auf
diese Weise wird das Inertgas in den inneren Raum 19 eingeführt, um
den Raum 19 auszufüllen,
und der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte 10 wird
abgeschlossen.
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Die
so zusammengebaute Fahrzeugleuchte 10 arbeitet wie folgt:
Die
LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der optischen Einheit 11 wird
von außen
mit Leistung versorgt bzw. aktiviert, wodurch die LED 12a angetrieben
wird, um Licht zu emittieren.
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Dann
fällt ein
Teil des von der LED-Lichtquelle 12 emittierten Lichts
auf die Projektionslinse 16 ein, und zwar direkt oder nachdem
es vom ersten Reflektor 13 reflektiert worden ist, und
wird nach vorne durch die Projektionslinse 16 projiziert.
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Ferner
wird das Licht, das auf den zweiten Reflektor 14 einfällt, dadurch
reflektiert und in Richtung des dritten Reflektors gerichtet. Dann
wird das Licht durch den dritten Reflektor 15 reflektiert.
Das reflektierte Licht konvergiert in der Nähe des Brennpunkts der Projektionslinse 16,
um auf die Projektionslinse 16 einzufallen und nach vorne
durch die Projektionslinse 16 projiziert zu werden.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird das Licht, das durch den ersten Reflektor 13 und
den dritten Reflektor 15 reflektiert worden ist und in
Richtung des rückseitigen
Brennpunkts der Projektionslinse 16 konvergiert, teilweise
durch die Blende 17 blockiert, und durch die obere Kante 17a wird
ein Abschneidemittel gebildet. Auf diese Weise wird das Licht mit
dem Lichtverteilungsmuster für
einen Vorbeifahrtstrahl geformt, um nach vorne projiziert zu werden.
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In
dieser beispielhaften Ausführungsform wird
der innere Raum 19 der optischen Einheit 11 hermetisch
von der äußeren Atmosphäre abgedichtet
und wird mit einem Inertgas gefüllt.
Daher enthält der
innere Raum 19 keinen wesentlichen Feuchtigkeitsdampf,
und das Eindringen von Feuchtigkeitsdampf in den inneren Raum 19 von
außen
wird im Wesentlichen verhindert.
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Daher
absorbiert das Material, welches die LED 12a der LED-Lichtquelle 12 darstellt,
keinen Feuchtigkeitsdampf, und dadurch wird das Material nicht abgebaut.
In anderen Worten tritt die Verringerung der Leuchtintensität der LED 12a aufgrund
der Absorption von Feuchtigkeit nicht auf. Dadurch wird die Beständigkeit
der LED-Lichtquelle 12 verbessert, und die Lebensdauer
kann verlängert
werden.
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Ferner
wird, da ein Inertgas in den inneren Raum 19 eingeführt wird,
verhindert, dass die Reflexionsoberfläche der jeweiligen Reflektoren 13, 14 und 15 durch
Feuchtigkeitsdampf oder dergleichen während eines Langzeitbetriebs
stumpf bzw. eingetrübt
wird. Zusätzlich
dazu wird verhindert, dass die aufgedampfte Silberbeschichtung auf
der inneren Oberfläche
des jeweiligen Reflektors 13, 14 und 15 aufgrund
einer Oxidation oder Sulfidierung stumpf wird. Da daher ein solcher
Alterungsabbau durch das Einführen
des Inertgases in den inneren Raum 19 auf ein Minimum verhindert
werden kann, kann ein helles Lichtverteilungsmuster über eine
lange Zeitdauer erlangt werden.
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Darüber hinaus
können
die Projektionslinse 16 und die Reflektoren 13, 14 und 15 durch
den Linsenhalter 18 integriert werden. Dadurch wird die
Zahl der Komponenten kleiner, und dadurch werden die Komponentenkosten
und die Zusammenbaukosten verringert. Da zusätzlich die Zusammenbaugenauigkeit
zwischen der Projektionslinse 16, den Reflektoren 13, 14 und 15 und
der LED-Lichtquelle 12 verbessert
wird, kann man ein Lichtverteilungsmuster mit einer höheren Genauigkeit
erreichen.
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Ferner
dehnt sich der Luftdruckanpassungssack 15b sogar dann aus
oder zieht sich entsprechend zusammen, wenn Wärme in der LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der
optischen Einheit 11 erzeugt wird, um den inneren Druck
des abgedichteten inneren Raums 19 zu erhöhen oder
zu erniedrigen, um den Innendruck des inneren Raums 19 ungefähr konstant
zu halten. Dadurch kann die Verformung oder der Bruch der Reflektoren 13, 14 und 15 und
der Projektionslinse 16 aufgrund einer Wärmeausdehnung verhindert
werden.
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Darüber hinaus
wird die in der LED 12a erzeugte Wärme zur Wärmesenke 12c übertragen
und wird dann von der Wärmesenke 12c nach
außen
abgegeben.
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3 zeigt
den Aufbau einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte.
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In 3 ist
eine Fahrzeugleuchte 20 ein LED-Scheinwerfer für ein Automobil.
Die Fahrzeugleuchte 20 ist so aufgebaut, dass sie umfasst:
zumindest eine (eine im dargestellten Beispiel) optische Einheit 21;
ein Gehäuse,
welches die optische Einheit 21 umgibt und eine offene
Vorderseite aufweist; und eine transparente vorderseitige Linse 23,
welche so mit dem Gehäuse 22 befestigt
ist, dass sie die offene Vorderseite des Gehäuses 22 abdeckt.
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Die
optische Einheit 21 ist aufgebaut durch Entfernen, von
der in 2 gezeigten optischen Einheit 11, der
Fahrzeugleuchte 10, der Wärmesenke 12c, des
Quetschdichtungsteils 14a, des offenen Lochs 15a,
des Luftdruckanpassungssacks 15b und der Regulierungsplatte 15c.
Insbesondere kann die optische Einheit 21 die LED-Lichtquelle 12,
den ersten Reflektor 13, den zweiten Reflektor 14,
den dritten Reflektor 15, die Projektionslinse 16,
die Blende 17 und den Linsenhalter 18 umfassen.
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Bei
dem Aufbau dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Raum, welcher
durch die Projektionslinse 16, den Linsen 18 und
die Reflektoren 13, 14 und 15 definiert
wird, nicht notwendigerweise hermetisch abgedichtet.
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Das
Gehäuse 22 ist
beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt
und so ausgebildet, dass es die optische Einheit 21 umgibt, und
die Vorderseite davon ist offen.
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Die
vorderseitige Linse 23 ist aus einem transparenten Harz-
bzw. Kunststoffmaterial hergestellt, ist in das Gehäuse 22 eingesetzt,
so dass es die Vorderseite des Gehäuses 22 abdeckt, und
ist durch Schweißen
oder ein anderes Verfahren hermetisch verbunden.
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Ferner
ist ein Quetschdichtungsteil 22a im Gehäuse 22 vorgesehen
und wird dazu verwendet, den inneren Raum des Gehäuses 22 zu
evakuieren, oder um ein Inertgas einzuführen. Es sollte angemerkt werden,
dass der Quetschdichtungsteil 22a in der oberen Oberfläche des
Gehäuses 22 vorgesehen sein
kann, aber seine Position ist nicht auf die obere Oberfläche beschränkt.
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Darüber hinaus
ist ein offenes Loch 22b im Gehäuse 22 vorgesehen.
Ein ausdehnbarer Luftdruckanpassungssack 22c ist hermetisch
am offenen Loch 22b befestigt. Das offene Loch 22b kann
beispielsweise im unteren Teil des Gehäuses 22 vorgesehen
sein. Der Luftdruckanpassungssack 22c ist ähnlich zum
Luftdruckanpassungssack 15b in der vorliegenden Ausführungsform
aufgebaut, und daher wird eine eingehendere Beschreibung ausgelassen.
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In
der Fahrzeugleuchte 20 mit dem obigen Aufbau wird, wenn
die optische Einheit 21 von außen mit Energie versorgt wird,
die LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der
optischen Einheit 21 dazu angetrieben, Licht zu emittieren.
Das emittierte Licht wird durch die Reflektoren 13, 14 und 15 reflektiert und
wird dann nach vorne durch eine Projektionslinse 16 emittiert.
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Dann
wird das von der optischen Einheit 21 emittierte Licht
nach vorne durch die vorderseitige Linse 23 projiziert.
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Wie
in der vorhergehenden beispielhaften Ausführungsform ist in dieser beispielhaften
Ausführungsform
der innere Raum des Gehäuses
hermetisch abgedichtet, und ein Inertgas wird in den inneren Raum
eingeführt.
Daher enthalten der innere Raum und die optische Einheit 21 im
Wesentlichen keinen Feuchtigkeitsdampf, und das Eindringen von Feuchtigkeitsdampf
in den inneren Raum und die optische Einheit 21 von außen wird
im Wesentlichen verhindert.
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Daher
absorbiert das Material, das die LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der
optischen Einheit ausmacht, keinen Feuchtigkeitsdampf, und daher wird
das zugehörige
Material nicht abgebaut. In anderen Worten tritt die Verringerung
der Leuchtintensität
der LED 12a aufgrund einer Absorption von Feuchtigkeit
nicht auf. Daher wird die Beständigkeit der
LED-Lichtquelle 12 und der Fahrzeugleuchte 20 verbessert,
und die Lebensdauer kann verlängert werden.
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Ferner
wird, da ein Inertgas in das Gehäuse 22 eingeführt wird,
verhindert, dass die Reflexionsoberfläche des jeweiligen Reflektors 13, 14 und 15 durch
Feuchtigkeitsdampf oder dergleichen während eines Langzeitgebrauchs
stumpf wird. Zusätzlich wird
verhindert, dass die aufgedampfte Silberbeschichtung auf der inneren
Oberfläche
des jeweiligen Reflektors 13, 14 und 15 aufgrund
einer Oxidation oder Sulfidierung stumpf wird. Da ein solcher Alterungsabbau
auf ein Minimum unterdrückt
werden kann, lässt
sich ein helles Lichtverteilungsmuster über eine lange Zeitdauer erlangen.
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Darüber hinaus
wird, sogar wenn der Innendruck des Gehäuses 22 aufgrund der
Wärme der LED 12a erhöht oder
abgesenkt wird, der Luftdruckanpassungssack 22c ausgedehnt
oder zusammengezogen, um den Innendruck des Gehäuses 22 ungefähr konstant
zu halten. Dadurch kann die Verformung oder der Bruch der Reflektoren 13, 14 und 15 und
der Projektionslinse 16 aufgrund einer Wärmeausdehnung
verhindert werden.
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Ferner
wird die Wärme,
welche durch die LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der
optischen Einheit 21 erzeugt wird, in das Gehäuse 22 abgeführt, um
einen Konvektionsfluss im Gehäuse 22 zu
bewirken. Dadurch zirkuliert der Konvektionsfluss innerhalb des
Gehäuses 22,
und die Wärme
wird dementsprechend abgeführt.
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4 zeigt
den Aufbau noch einer weiteren beispielhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fahrzeugleuchte.
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In 4 weist
eine Fahrzeugleuchte 30 einen Aufbau bzw. eine Konfiguration
auf, welche ungefähr
die gleiche wie der der Fahrzeugleuchte 20 ist, welche
in 3 gezeigt ist. Die gleichen oder ähnlichen
Komponenten werden durch gleiche Ziffern bezeichnet, und deren Beschreibung
wird ausgelassen.
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Der
Aufbau der Fahrzeugleuchte 30 ist unterschiedlich zu dem
der in 3 gezeigten Fahrzeugleuchte 20 nur dahingehend,
dass ein Gehäuse 22 anstelle
des Gehäuses 22 vorgesehen
ist. Im Gehäuse 22 ist
die Form des oberen hinteren Teils unterschiedlich zu dem von Gehäuse 22.
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In
der Fahrzeugleuchte 30 ist das Gehäuse 22 so ausgebildet,
dass sich die Rückseite
nach oben erstreckt und nach vorne gebogen ist, oder so, dass sie
verengt ist, um eine obere hintere Ecke abzurunden, wie besonders
in 4 gezeigt. In dem Gehäuse 22 mit einer solchen
Struktur wird ein Konvektionsfluss im inneren Raum aufgrund der
Wärme erzeugt,
welche durch die mit Energie versorgte LED 12a der LED-Lichtquelle 12 der
optischen Einheit 21 erzeugt wird. Dieser Konvektionsfluss
läuft entlang der
oberen hinteren inneren Oberfläche
des Gehäuses 22 hoch
und wird in Richtung der vorderseitigen Linse 23 geführt. Dadurch
wird die vorderseitige Linse 23 erwärmt.
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Dann
wird das Gas, das die vorderseitige Linse 23 aufgewärmt hat,
durch Wärmeabfuhr
abgekühlt
und fließt
nach unten und fließt
weiter unter die LED-Lichtquelle 12.
Daher zirkuliert das Gas durch den Innenraum des Gehäuses 22.
Dadurch wird die Wärmeverteilung
des Innenraums des Gehäuses 22 gleichförmig hergestellt.
Wenn eine Vielzahl der optischen Einheiten vorgesehen ist, werden
die Temperaturbedingungen der optischen Einheiten ungefähr die gleichen.
Dadurch werden die Leuchtintensitäten der optischen Einheiten 21 gleichförmig, und
so kann die Schwankung der Leuchtintensität zwischen den optischen Einheiten 21 unterdrückt werden.
Dieser Effekt ist insbesondere bemerkenswert, wenn eine Vielzahl
von optischen Einheiten vorgesehen ist, da die Leuchtintensitäten der
optischen Einheiten gleichförmig
gestaltet werden können.
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Ferner
wird beispielsweise dann, wenn Schnee oder dergleichen an der äußeren Oberfläche der
vorderseitigen Linse 23 anhaftet, der Schnee durch die
aufgewärmte
vorderseitige Linse geschmolzen. Dadurch wird das Licht, das von
der optischen Einheit 21 nach vorne projiziert wird, nicht durch
Schnee abgeblockt, das sich an die vorderseitige Linse 23 anlagert,
und wird zu allen Zeiten verlässlich
nach vorne mit einer geeigneten Leuchtintensität projiziert.
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In
jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind die optischen
Einheiten 11 und 21 mit der LED-Lichtquelle mit
der LED 12a ausgerüstet,
aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Eine
andere Leuchteinrichtung als eine LED, beispielsweise eine Halbleiterleuchteinrichtung
wie eine Halbleiterlasereinrichtung, kann als eine Lichtquelle verwendet
werden.
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Ferner
ist in jeder der Fahrzeugleuchten 20 und 30 der
oben beschriebenen dargestellten beispielhaften Ausführungsformen
eine optische Einheit 21 im Gehäuse 22 vorgesehen,
aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf be schränkt. Die
Fahrzeugleuchte kann mit einer Vielzahl optischer Einheiten 21 ausgerüstet sein.
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Auch
ist in jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen
die Projektionslinse 16 integral mit dem Linsenhalter 18 durch
Eingießen integral
vergossen, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Getrennt
gegossene Teile können
miteinander durch Schweißen,
Verkleben oder andere Verfahren hermetisch verbunden werden.
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In
jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen ist der Linsenhalter 18 hermetisch
mit den Reflektoren 13, 14 und 15 durch Schweißen verbunden,
aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Der Linsenhalter 18 kann
mit den Reflektoren 13, 14 und 15 durch
Verkleben oder ein anderes Verfahren hermetisch verbunden sein,
oder der Linsenhalter 18 kann integral mit den Reflektoren 13, 14 und 15 vergossen
sein.
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Ferner
ist in jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen
jede der optischen Einheiten 11 und 21 mit drei
Reflektoren 13, 14 und 15 ausgerüstet, aber
die Zahl der Reflektoren kann nach den Spezifikationen der optischen
Einheit geeignet bestimmt werden. Zusätzlich kann die Anwesenheit
oder Abwesenheit der Blende geeignet bestimmt werden.
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Die
erfindungsgemäße Fahrzeugleuchte 10 ist
als ein LED-Scheinwerfer für
ein Automobil aufgebaut, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die
Erfindung ist auf andere Arten von Fahrzeugleuchten anwendbar, wie
beispielsweise auf eine Fahrzeughilfsleuchte, eine Punktleuchte,
eine Verkehrsleuchte, einen Blinker, eine Nebelleuchte, ein Fernlicht,
eine Rückleuchte
und dergleichen.