JP2005209603A - プロジェクタ型車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 灯具全体のコンパクト化および重量の軽減を図ることができること。
【解決手段】 光源は、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊの各々に小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に、小凹面鏡７に発光部１１ａを対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤ１１で構成されており、小プロジェクタ型灯具１０は、小凹面鏡７を後部側に備える樹脂製の小リフレクタ１４と、小リフレクタ１４の前開口部を覆って灯室１４ａを構成する樹脂製の小凸レンズ６とを備えており、小リフレクタ１４は、樹脂で一体形成される、上部リフレクタ１２と下部リフレクタ１３と両リフレクタ１２、１３とを連結する連結帯１８とを有し、連結帯１８を折り返して両リフレクタ１２、１３を接合することにより構成されており、複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング２０内に組み込んだ。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えばヘッドランプとして適用される、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたプロジェクタ型車両用灯具に関する。

図１１は、この種のプロジェクタ型車両用灯具１００を示す（例えば、特許文献１参照）。この車両用灯具１００は、凹面鏡１の第１焦点の近傍に設けられる光源バルブ２と、光源バルブ２から出射して凹面鏡１で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズ３とを備えて大略構成されている。

詳しくは、車両用灯具１００は、光源バルブ２と凸レンズ３との間にシェード４が設けられており、このシェード４によりすれ違い用のビームとして好適なカットラインを有する配光パターンを得ることができる。

光源バルブ２は、そのフィラメントを凹面鏡１の第１焦点に位置させると共に、その電気接続部を筒状開口部１ａに嵌着して取り付けられている。凹面鏡１の開放端にはフレーム５が取り付けられており、フレーム５には凸レンズ３が固着されると共に、シェード４を支承している。

さらに車両用灯具１００は、図１２に示すように、凹面鏡１の光源バルブ２の装着用の筒状開口部１ａに直近の上方に換気用の透孔１ｂが、同じく直近の下方に換気用の透孔１ｃがそれぞれ設けられている。

そして車両用灯具１００は、点灯時光源バルブ２の周辺が高温になるが、その熱はこれら透孔１ｂ、１ｃ間で生じる熱対流により放熱されるので、光源バルブ２の周辺の昇温が抑制される。
実願平４−７６３２２号（実開平６−４１０１０号）のマイクロフィルム

しかしながら、車両用灯具１００においては、光源バルブ２の出射光が高い熱エネルギーを持っているので、凸レンズ３はガラスで形成しなければならず、そのため灯具重量の増大を招く、という課題を有している。

また、車両用灯具１００は、凹面鏡１、凸レンズ３、シェード４、フレーム５で灯室を構成しているので、部品点数が多く、これにより部品管理が煩雑で、組み付け工数も増大し、ひいてはコスト高を招く、という課題を有している。

その上、車両用灯具１００は、透孔１ｂ、１ｃが設けられた、凹面鏡１の中央部付近の反射性能が低下し、ひいては配光パターン中央部のホットゾーンの照度が低下する、という課題をも有している。

そこで、本発明は、灯具重量の軽減および部品点数の削減を図ることができると共に、凹面鏡の反射性能を最大限発揮して配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることが可能なプロジェクタ型車両用灯具を提供することを目的としている。

前記した目的を達成するため、請求項１記載の発明は、凹面鏡の第１焦点の近傍に設けられる光源と、前記光源から出射して前記凹面鏡で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズとを備えたプロジェクタ型車両用灯具であって、
前記光源は、複数個の小プロジェクタ型灯具の各々に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡の第１焦点の近傍に、前記小凹面鏡に発光部を対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤで構成されており、
前記小プロジェクタ型灯具は、前記小凹面鏡を後部側に備えると共に前部側を開口した第１樹脂材製の小リフレクタと、前記小リフレクタの前開口部を覆って灯室を構成する第２樹脂材製の小凸レンズとを備えて構成されており、
前記小リフレクタは、前記第１樹脂材を用いて一体形成される、前記小凹面鏡を備えた上部リフレクタと、シェードを備えた下部リフレクタと、前記上部リフレクタと下部リフレクタとを連結する連結帯とを有し、前記連結帯を折り返して前記上部リフレクタと下部リフレクタとを接合することにより構成されており、
前記複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング内に組み込んだことを特徴とする。

このため、請求項１記載の発明では、ＬＥＤの光は、各小プロジェクタ型灯具毎に、小凹面鏡に向かって出射すると共に、この小凹面鏡で反射されて小凸レンズに達し、かつ小凸レンズを通過することによって、平行な光束に調光されて車両用灯具の前方へ出射し、所望の配光パターンを奏することができる。

また、光源として適用したＬＥＤは、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズおよび小リフレクタを樹脂製にすることができる。

また、小凸レンズおよび小リフレクタは、樹脂製であるので、鉄板やアルミニウム板を用いたのに比べ、寸法精度良く形成することができる。

また、小リフレクタは、上部リフレクタと下部リフレクタとを連結帯で連結されて一体成形されるものであるから、各部品間の寸法を精度良く形成することができると共に、全工程で一部品として取り扱うことができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
前記小リフレクタの形成に用いる前記第１樹脂材は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の透明樹脂材であり、かつ前記上部および下部リフレクタの内面には、アルミ蒸着が施されていることを特徴とする。

このため、請求項２記載の発明では、小リフレクタを構成する上部および下部リフレクタが透明樹脂材で形成されるので、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
前記小リフレクタの形成に用いる前記第１樹脂材と、前記小凸レンズの形成に用いる第２樹脂材とが、同一樹脂材であることを特徴とする。

このため、請求項３記載の発明では、小凸レンズと小リフレクタとが、熱膨張率等の物理的性質を同じくして形成されるので、熱変形による寸法の狂いを極力避けることができる。

以上、詳述したように、請求項１記載の発明によれば、光源として適用したＬＥＤは、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約して小リフレクタを小型化することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズおよび小リフレクタを樹脂製にすることができ、総じて車両用灯具全体のコンパクト化および重量の軽減を図ることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、小凹面鏡に換気用の孔を穿設する必要がないので、小凹面鏡の反射性能を最大限発揮して配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることができ、ひいては走行車線の視認性を向上させることができる。

さらに、請求項１記載の発明によれば、小リフレクタは、上部リフレクタと下部リフレクタとを連結帯で連結されて一体成形されるものであるから、各部品、および各部品間の寸法を精度良く形成することができると共に、全工程で一部品として取り扱うことができ、これにより光学的に優れた小プロジェクタ型灯具を、部品点数を少なくして、部品管理も容易で、容易に組み立てることができ、ひいてはコストの低減化をも達成することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、小リフレクタを構成する上部および下部リフレクタが透明樹脂材で形成されるので、請求項１の発明の効果に加えて、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができ、ひいては見栄えを向上させることができる
また、請求項３記載の発明によれば、小凸レンズと小リフレクタとが、熱膨張率等の物理的性質を同じくして形成されるので、請求項１または２の発明の効果に加えて、熱変形による寸法の狂いを極力避けることができ、これにより小プロジェクタ型灯具の光学的に優れた特性を長期間の使用に亘って維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１１、図１２に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。

図１〜図３は、本発明のプロジェクタ型車両用灯具Ａを示す。この車両用灯具Ａは、ＬＥＤ１１を光源とする複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊを１個のハウジング２０内に組み込んで大略構成されている。なお、小プロジェクタ型灯具は、以下代表例で示すときは、符号１０で示す。

ハウジング２０は、前部を開口したケーシング２２と、ケーシング２２の開口部を覆う素通しガラス２１とから構成されている。そして、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊは、取付具２３を介してケーシング２２に固着されることによってハウジング２０内に組み込まれている。このとき、取付具２３は、図外の２個のアジャストスクリュウとピボット構造とにより、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊの全体を上下左右に光軸調整可能にケーシング２２に支持されている。なお、図１および図２中、符号２６、２７は、それぞれクリアランスランプ、フロントターンランプである。

また、小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊは、その取付位置によって、例えば次の配光パターンが得られるように設計される。

図６は、その配光パターンで、（ａ）は水平拡散タイプ（第１配光パターン）、（ｂ）は集光フラットタイプ（第２配光パターン）、（ｃ）はすれ違いビームのカットラインを有する水平拡散タイプ（第３配光パターン）、（ｄ）はすれ違いビームのカットラインを有する集光フラットタイプ（第４配光パターン）をそれぞれ示す。小プロジェクタ型灯具１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｇは、第３配光パターン（図６（ｃ）参照）が得られるように設計され、小プロジェクタ型灯具１０ｂ、１０ｅ、１０ｆは、第４配光パターン（図６（ｄ）参照）が得られるように設計され、小プロジェクタ型灯具１０ｈ、１０ｉ、１０ｊは、第１配光パターン（図６（ａ）参照）が得られるように設計される。そして車両用灯具Ａは、総じて、図９に示す、すれ違いビームに適した配光パターンＬＰを奏することができる。

詳しくは、車両用灯具Ａにおいては、光源は、図７に示すように、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊの各々（小プロジェクタ型灯具１０）に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に、小凹面鏡７に発光部１１ａを対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤ１１（図４、図５参照）で構成されている。

ＬＥＤ１１は、図４および図５に示すように、取付板９に固着されてサブアッシされており、取付板９を上部リフレクタ１２の後側の略半部分に設けた取付ボス１９にねじ２４で結合することにより、その発光部１１ａを小凹面鏡７に対向させて取り付けられる。図４および図５中、符号２５は４本のリード線で、内２本がＬＥＤ１１のリード線で、他の２本が冷却素子用である。

本実施形態では、ＬＥＤ１１は、その発光部１１ａを、小凸レンズ６の中心部位と第１焦点Ｆ１を通る灯具１０Ａの光軸Ｚに対して略直交方向に配置して設置されている。図８は、ＬＥＤ１１の発光部１１ａから出射される光の出射パターンＬ０を示しており、図７（ｂ）の破線は、その出射パターンＬ０の光の小凹面鏡７への入射状態を示している。

また、小プロジェクタ型灯具１０は、小凹面鏡７を後部側に備えると共に前部側を開口した第１樹脂材製の小リフレクタ１４と、小リフレクタ１４の前開口部を覆って灯室を構成する第２樹脂材製の小凸レンズ６とを備えて構成されている。このとき、第１樹脂材としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、（樹脂名を追加してください）が用いられ、第２樹脂材としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、（樹脂名を追加してください）が用いられる。

また、小リフレクタ１４は、図７および図１０に示すように、第１樹脂材を用いて一体形成される、小凹面鏡を備えた上部リフレクタ１２と、シェード４を備えた下部リフレクタ１３と、上部リフレクタ１２と下部リフレクタ１３とを連結する連結帯１８とを有し、連結帯１８を折り返して（図１０（ｃ）の矢印ａ）上部リフレクタ１２と下部リフレクタ１３とを接合することにより構成されている。

本実施形態では、上部リフレクタ１２の下面に、ＬＥＤ１１の取付ボス１９も一体成形される。

上部リフレクタ１２は、小凹面鏡７の前端部分に連続させて小凹面鏡７よりも大径の上部ケーシング部１５が形成されると共に、さらにこの上部ケーシング部１５の前端の内周に沿って上部環状溝１５ａが形成されており、かつ内面に反射部材を蒸着することによって全体構成されている。

また、下部リフレクタ１３は、シェード４と下部ケーシング部１６とを備えて構成されている。シェード４は、逆Ｌ字状の断面を有して下部ケーシング部１６の後端部分に立設させて形成されており、上部の折曲エッジ部４ａがメリジオナル像面に沿って形成されると共に、その上辺部４ｂが、図６の第１〜第４配光パターンにしたがって、図９のカットラインＣＬの相似形状に形成されたり、あるいは平坦面に形成されたりする。下部ケーシング部１６の前端部分には、その内周に沿って下部環状溝１６ａが形成されている。さらに、下部リフレクタ１３は、シェード４を含めた内面（上辺部４ｂの上面も含めて）に反射部材を蒸着することによって全体構成されている。

そして、小リフレクタ１４は、図４、図７、および図１０に示すように、両リフレクタ１２、１３をそれぞれの外周部に形成したフランジ部１２ａ、１３ａを当接させてねじ８により結合することにより構成される。これにより、小リフレクタ１４は、前側の略半部分が両リフレクタ１２、１３により閉鎖断面に構成されており、後側の略半部分が上部リフレクタ１２のみによる略半円形断面に構成されており、かつ下部リフレクタ１３に一体に設けられシェード４は、上部リフレクタ１２の後側の略半部分の内面に形成される小凹面鏡７の第２焦点Ｆ２の付近に位置することになる。なお、図４では、連結帯１８を省略している。

また、小凸レンズ６は、薄肉状の外周フランジ部６ａを有して構成されており、両リフレクタ１２、１３の結合の際に、その外周フランジ部６ａを両環状溝１５ａ、１６ａに嵌着させて取り付けられている。

このように構成された小リフレクタ１４は、前側灯室１４ａが小凸レンズ６と上部ケーシング部１５と下部ケーシング部１６とにより形成されており、その後側灯室１４ｂが小凹面鏡７と小凹面鏡７の前側の下部を部分的に覆うシェード４の上辺部４ｂとにより形成されている。

また、小プロジェクタ型灯具１０は、小リフレクタ１４の前記略半円形断面の開放された部分であって、ＬＥＤ１１の発光部１１ａが小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の付近に位置するように位置決めして、ＬＥＤ１１のサブアッシを取り付けることによって構成されている。

本実施形態の車両用灯具Ａは、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊを、小プロジェクタ型灯具１０で構成するものであり、図３および図４に示すように、第１取付具２３ａ、第２取付具２３ｂ、および第３取付具２３ｃからなる取付具２３を適宜用いて、小凸レンズ６を素通しガラス２１に対向させると共に、上部および下部リフレクタ１２および１３をそれぞれ上側および下側になるようにしてケーシング２２に取り付けられる。

車両用灯具ＡにおけるＬＥＤ１１の光Ｌは、図７（ｂ）に示すように、その発光部１１ａから小凹面鏡７の反射面に向かって出射すると共に、小凹面鏡７の反射面で反射された後、小凹面鏡７の第２焦点Ｆ２の位置に形成したシェード４に集光し、集光した光の内一部がシェード４に遮られると共に他の一部は上辺部４ｂで反射されて、大部分の光がカットラインを備えた配光パターンとなって車両用灯具Ａの前方に投光される。上辺部４ｂでの反射は、投光の照度向上に寄与する。

図９は、このときの配光パターンＬＰを示しており、この配光パターンＬＰは、カットラインＣＬの形成により、すれ違い用のビームとして好適なものとなっている。その上、小凹面鏡７に温度調整用の孔を穿設する必要がないので、小凹面鏡７の反射性能を最大限発揮することができ、ホットゾーンＬＰ１の照度を向上させることができる。

また、光源として適用したＬＥＤ１１は、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約して小リフレクタ１４を小型化することができ、かつその出射光Ｌの熱エネルギーもフィラメント付き光源（図１１の光源バルブ２参照）に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズ６および小リフレクタ１４を樹脂製にすることができ、総じて灯具Ａのコンパクト化および重量の軽減を図ることができる。

また、小凸レンズ６および小リフレクタ１４は、樹脂製であるので、鉄板やアルミニウム板を用いたのに比べ、寸法精度良く形成することができ、ひいては光学的に優れた小プロジェクタ型灯具１０を形成することができる。

さらに、小リフレクタ１４は、上部リフレクタ１２と下部リフレクタ１３とを連結帯１８で連結されて一体成形されるものであるから、各部品間の寸法を精度良く形成することができると共に、全工程で一部品として取り扱うことができ、これにより光学的に優れた小プロジェクタ型灯具１０を、部品点数を少なくして、部品管理も容易で、容易に組み立てることができる。

次に各種の変形例について述べる。

第１変形例は、小リフレクタ１４の形成に用いる第１樹脂材が、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の透明樹脂材であり、かつ上部および下部リフレクタ１２、１３の内面にアルミ蒸着が施されて構成されている。

この構成では、小リフレクタ１４を構成する上部および下部リフレクタ１２、１３が透明樹脂材で形成されるので、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができ、ひいては見栄えを向上させることができる。

また、第２変形例は、小リフレクタ１４の形成に用いる第１樹脂材と、小凸レンズ６の形成に用いる第２樹脂材とが、同一樹脂材であることを特徴としている。

この構成では、小凸レンズ６と小リフレクタ１４とが、熱膨張率等の物理的性質を同じくして形成されるので、熱変形による寸法の狂いを極力避けることができ、これにより小プロジェクタ型灯具１０の光学的に優れた特性を長期間の使用に亘って維持することができる。

本発明の実施形態としてのプロジェクタ型車両用灯具の全体の正面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具に適用される小プロジェクタ型灯具の分解側面図である。 図４の小プロジェクタ型灯具の光源に適用されるＬＥＤの取付状態を示す斜視図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具を構成する複数個の小プロジェクタ型灯具の各々の配光パターンで、（ａ）は水平拡散タイプ、（ｂ）は集光フラットタイプ、（ｃ）はカットラインを有するすれ違いビーム用水平拡散タイプ、（ｄ）はカットラインを有するすれ違いビーム用集光フラットタイプをそれぞれ示す。 本発明のプロジェクタ型車両用灯具を構成する一実施形態としての小プロジェクタ型灯具で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う断面図、（ｃ）は前方から見た正面図である。 図７の小プロジェクタ型灯具に適用したＬＥＤの出射光の出射パターンを示すグラフである。 図７の小プロジェクタ型灯具で構成されるプロジェクタ型車両用灯具の配光パターンを示すグラフである。 図７の小プロジェクタ型灯具に適用される小リフレクタで、（ａ）はその展開平面図、（ｂ）は（ａ）のＸｂ−Ｘｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のＺ矢視の正面図である。 従来のプロジェクタ型車両用灯具の中央従断面図である。 図１１のプロジェクタ型車両用灯具に適用された凹面鏡の正面図である。

符号の説明

４ シェード
６ 小凸レンズ
７ 小凹面鏡
１０ 小プロジェクタ型灯具
１０ａ、〜、１０ｊ 小プロジェクタ型灯具
１１ ＬＥＤ
１１ａ 発光部（ＬＥＤの）
１２ 上部リフレクタ
１３ 下部リフレクタ
１４ 小リフレクタ
１４ａ 灯室（前側灯室）
１８ 連結帯
２０ ハウジング
Ａ プロジェクタ型車両用灯具
Ｆ１ 第１焦点（小凹面鏡の）

Claims (3)

1. 凹面鏡の第１焦点の近傍に設けられる光源と、前記光源から出射して前記凹面鏡で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズとを備えたプロジェクタ型車両用灯具であって、
   前記光源は、複数個の小プロジェクタ型灯具の各々に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡の第１焦点の近傍に、前記小凹面鏡に発光部を対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤで構成されており、
   前記小プロジェクタ型灯具は、前記小凹面鏡を後部側に備えると共に前部側を開口した第１樹脂材製の小リフレクタと、前記小リフレクタの前開口部を覆って灯室を構成する第２樹脂材製の小凸レンズとを備えて構成されており、
   前記小リフレクタは、前記第１樹脂材を用いて一体形成される、前記小凹面鏡を備えた上部リフレクタと、シェードを備えた下部リフレクタと、前記上部リフレクタと下部リフレクタとを連結する連結帯とを有し、前記連結帯を折り返して前記上部リフレクタと下部リフレクタとを接合することにより構成されており、
   前記複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング内に組み込んだことを特徴とするプロジェクタ型車両用灯具。
2. 請求項１記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
   前記小リフレクタの形成に用いる前記第１樹脂材は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の透明樹脂材であり、かつ前記上部および下部リフレクタの内面には、アルミ蒸着が施されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用灯具。
3. 請求項１または２記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
   前記小リフレクタの形成に用いる前記第１樹脂材と、前記小凸レンズの形成に用いる前記第２樹脂材が同一樹脂材であることを特徴とするプロジェクタ型車両用灯具。

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