JP2007207641A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、簡単な構成により、簡単な構成により、半導体発光素子の発光品質の低下を抑制すると共に、リフレクタの反射面における銀蒸着コーティングの経年劣化を防止するようにした車両用灯具を提供することを目的とする。【解決手段】 半導体発光素子１２ａと、この半導体発光素子から出射する光を前方に向かって反射させるように上記半導体発光素子を後方から包囲するように形成されたリフレクタ１３，１４，１５と、直接にまたは上記リフレクタで反射された光を前方に向かって集束させる投影レンズ１６と、から成る少なくとも一組のプロジェクタタイプの光学ユニット１１を含んでいる車両用灯具１０において、少なくとも各光学ユニットの半導体発光素子の周りの空間を外部に対して気密的に密閉する密閉部材１８を備えるように、車両用灯具１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源として半導体発光素子を使用したヘッドランプ等の車両用灯具に関する。

近年 ＬＥＤ等の半導体発光素子の高出力化により高輝度化が進んできていることから、ＬＥＤ等を車両用灯具の光源として使用するための開発が推進されている。

このような、光源としてＬＥＤ等の半導体発光素子を使用した車両用灯具は、例えば特許文献１により開示されており、図４に示すように構成されている。
即ち、図４において、車両用灯具１は、自動車の前照灯として構成されており、少なくとも一つ（図示の場合、一つ）の光学ユニット２から構成されている。

上記光学ユニット２は、少なくとも一つのＬＥＤ３ａから成るＬＥＤ光源３と、第一のリフレクタ４と、第二のリフレクタ５と、第三のリフレクタ６と、投影レンズ７と、シャッタ８と、を含んでいる。

上記ＬＥＤ光源３は、図示しない基板上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ３ａから構成されており、各ＬＥＤ３ａが、上方に向かって光を出射するように配置されていると共に、外部から駆動電圧が印加されることにより、駆動され、発光するようになっている。
ここで、上記ＬＥＤ光源３は、少なくとも一つのＬＥＤ３ａの代わりに、他の半導体発光素子、例えば半導体レーザ素子等から構成されていてもよい。

上記第一のリフレクタ４は、その第一の焦点位置Ｆ１が上記ＬＥＤ光源３付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ２が投影レンズ７の後側の焦点位置付近に位置するように配置された楕円系反射面により形成されている。

上記第二のリフレクタ５は、その第一の焦点位置が上記ＬＥＤ光源３付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ３がＬＥＤ光源３から投影レンズ７の後側の焦点位置を結ぶ軸上に位置するように配置された楕円系反射面により形成されている。

上記第三のリフレクタ６は、その第一の焦点位置が上記第二のリフレクタ５の第二の焦点位置付近に位置すると共に、その第二の焦点位置が上記投影レンズ７の後側の焦点位置付近に位置するように配置された楕円系反射面、またはその焦点位置が上記第二のリフレクタ５の第二の焦点位置付近に位置すると共に、中心軸が水平に前方に向かって延びる放物系反射面により形成されている。

上記投影レンズ７は、凸レンズから構成されており、上記第一のリフレクタ４または第三のリフレクタ６で反射され、その後側の焦点位置付近に集束する光を前方に向かって集束させながら、照射するように構成されている。

上記シャッタ８は、上記投影レンズ７の後側の焦点位置付近に配置されており、その上縁８ａが例えばすれ違いビーム用のカットオフを形成するようになっている。

このような構成の車両用灯具１によれば、上記光学ユニット２のＬＥＤ光源３の各ＬＥＤ３ａに対して外部から給電することにより、上記各ＬＥＤ３ａが駆動され、発光する。
そして、上記各ＬＥＤ３ａから出射した光の一部が、直接に、あるいは第一のリフレクタ４で反射された後、投影レンズ７に入射し、前方に向かって集束しながら照射されることになる。

また、第二のリフレクタ５に入射した光は、第二のリフレクタ５により反射されて、第三のリフレクタ６に向かって進み、さらに第三のリフレクタ６により反射され、同様にして投影レンズ７に入射し、前方に向かって集束しながら照射されることになる。
その際、投影レンズ７の後側の焦点位置に向かって集束する光は、シャッタ８により部分的に遮断されることにより、その上縁８ａによりカットオフが形成され、すれ違いビーム用の配光パターンで前方に向かって照射されることになる。
特開２００５−２７６８０５号

ところで、このような車両用灯具１においては、上記ＬＥＤ３ａは、一般的にシリコン樹脂で封止されている。このため、シリコン樹脂の吸湿性に基づいて、長期間の使用により、シリコン樹脂が吸湿により劣化し、その光学特性が変動することにより、発光品質が低下してしまうことがある。
例えば、ＧａＡｌＡｓを基材とするＬＥＤの信頼性実験例において、常温通電（２５℃）で１０００時間経過後の発光光度は１０６．６％，高温通電（８５℃）で１０００時間経過後の発光光度は１０６．３％，また低温通電（−４０℃）で１０００時間経過後の発光光度は９６．６％であるのに対して、高温多湿通電（８０℃，湿度８５％）で１０００時間経過後の発光光度は８４．７％となり、湿度による劣化が顕著であることが分かる。
また、蛍光体入りのＧａＮを基材とするＬＥＤの場合、高温多湿通電（６０℃，湿度９０％）で１０００時間経過後の発光光度は８９．６％となり、同様に湿度による劣化が顕著であることが分かる。

また、上記リフレクタ４，５，６は、その反射面が例えば銀蒸着によりコーティングされている場合には、長期間の使用により、表面が酸化したり硫化したりすることがあり、特に硫化の場合には、外観色変化を伴って、反射率の低下を引き起こすことがある。

さらに、このような問題は、光源がＬＥＤ３ａの場合に限らず、半導体レーザ素子等の他の半導体発光素子の場合にも発生することは明らかである。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、簡単な構成により、半導体発光素子の発光品質の低下を抑制すると共に、リフレクタの反射面における銀蒸着コーティングの経年劣化を防止するようにした車両用灯具を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、半導体発光素子と、この半導体発光素子から出射する光を前方に向かって反射させるように上記半導体発光素子を後方から包囲するように形成されたリフレクタと、直接にまたは上記リフレクタで反射された光を前方に向かって集束させる投影レンズと、から成る少なくとも一組のプロジェクタタイプの光学ユニットを含んでいる車両用灯具において、少なくとも各光学ユニットの半導体発光素子の周りのリフレクタ内面を含む空間を外部に対して気密的に密閉する密閉部材を備えていることを特徴とする、車両用灯具により、達成される。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記密閉部材により画成される密閉空間内に、不活性ガスが封入されている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記各光学ユニットのリフレクタが、銀蒸着によりコーティングされている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記密閉部材による密閉空間内の気圧を調整するためにこの密閉空間に接続されたフィルム状部材から成る気圧調整袋を備えている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記密閉部材が、各光学ユニットの投影レンズを支持するレンズホルダーとして構成されており、各光学ユニットの投影レンズが、上記密閉部材により、半導体発光素子を内包するように、対応するリフレクタに対して気密的に取り付けられている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されており、上記密閉部材がリフレクタ及び投影レンズに対して溶着または接着により気密的に接合されている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的に一体成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的にインサート成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記密閉部材が、すべての光学ユニットを包囲する前面が開放した筐体及びこの筐体の開放した前面を気密的に閉塞する透光性材料から成る前面レンズである。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記筐体が、ピンチシール部を備えている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記筐体が、各光学ユニットの発熱により内部空間で発生する対流を前面レンズ側に導くように形成されている。

本発明による車両用灯具は、好ましくは、上記筐体が、後側が絞られており、且つ角部が丸められている。

上記構成によれば、各光学ユニットの半導体発光素子に対して外部から給電することにより、個々の半導体発光素子が駆動され、発光する。
そして、各光学ユニットから出射した光が、直接にまたはリフレクタで反射されて、さらに投影レンズにより集束されて前方に向かって照射される。

この場合、各光学ユニットの半導体発光素子の周囲が密閉部材により気密的に密閉されているので、半導体発光素子が、外気から遮断されることになる。従って、上記半導体発光素子を構成する材料の吸湿性に基づく半導体発光素子の信頼性の低下が大幅に抑制され得ることになり、半導体発光素子そして車両用灯具の長寿命化が実現できる。

上記密閉部材により画成される密閉空間内に、不活性ガスが封入されている場合には、この密閉空間内への水蒸気の侵入が実質的に阻止される。このため、半導体発光素子の吸湿による信頼性の低下がほぼ完全に抑制され得ることになり、半導体発光素子そして車両用灯具がより一層長寿命化され得ることになる。

上記各光学ユニットのリフレクタが、銀蒸着によりコーティングされている場合には、上記密閉部材によりリフレクタの内面が外気に対して遮断される。このため、銀蒸着によるコーティングの表面における水蒸気や自動車の排気ガス等による酸化や硫化が防止され得ることになり、湿度や排気ガスによる外観色の変化や反射率の低下が効果的に防止され得ることになる。

上記密閉部材による密閉空間内の気圧を調整するためにこの密閉空間に接続されたフィルム状部材から成る気圧調整袋を備えている場合には、密閉部材による密閉空間内で、半導体発光素子の駆動による発熱によって、内部の気体が熱膨張したとしても、気圧調整袋が拡大することにより、僅かな熱膨張であっても、内部圧力の上昇が高精度で回避され得る。従って、内部圧力の上昇による各構成部材の変形や破壊が防止され得ると共に、気圧変化によるリフレクタ内面の曇りが防止され得ることになる。

上記密閉部材が、各光学ユニットの投影レンズを支持するレンズホルダーとして構成されており、各光学ユニットの投影レンズが、上記密閉部材により、半導体発光素子を内包するように、対応するリフレクタに対して気密的に取り付けられている場合には、各光学ユニットに関する最小限の空間が密閉部材により密閉されることになると共に、リフレクタ及び投影レンズの内面が密閉空間内に内包されることになる。このため、リフレクタ内面及び投影レンズ内面における水蒸気や気圧変化による曇りが排除され得ることになる。

上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されており、上記密閉部材がリフレクタ及び投影レンズに対して溶着または接着により気密的に接合されている場合、または上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的に一体成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されている場合、さらに上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的にインサート成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されている場合には、各構成要素が互いに一体化されることによって、各構成部品の組み付け精度が向上すると共に、内部空間が少ない部品によって容易に密閉され得るので、部品コスト及び組立コストが低減され得ることになる。

上記密閉部材が、すべての光学ユニットを包囲する前面が開放した筐体及びこの筐体の開放した前面を気密的に閉塞する透光性材料から成る前面レンズである場合には、光学ユニット全体が筐体及び前面レンズにより気密的に覆われることになる。

上記筐体が、ピンチシール部を備えている場合には、組立完了後に、このピンチシール部から真空排気し、さらに内部に不活性ガスを注入して、最後にピンチシール部を閉じることにより、筐体内の密閉空間が容易に不活性ガスを注入された状態で密閉され得ることになる。

上記筐体が、各光学ユニットの発熱により内部空間で発生する対流を前面レンズ側に導くように形成されている場合、特に上記筐体が、後側が絞られており、且つ角部が丸められている場合には、各光学ユニットの半導体発光素子の駆動により発生する熱が、光学ユニットから筐体内の空間に放出された後、筐体の形状に基づいて、対流により前面レンズまで持ち来たされ、前面レンズを加熱する。 従って、筐体の内部空間の温度分布が均一化され、各光学ユニットの温度条件がほぼ同じになるので、各光学ユニットの光度が均一となり、発光光度のバラツキが抑制され得る

このようにして、本発明によれば、半導体発光素子を含む少なくとも一つの光学ユニットを有する車両用灯具において、半導体発光素子の周囲の空間が密閉部材により外気から密閉されることによって、さらに密閉部材による密閉空間内に不活性ガスが注入されることによって、上記半導体発光素子を構成する材料の吸湿性に基づく半導体発光素子の信頼性の低下が大幅に抑制され得ることになり、半導体発光素子そして車両用灯具の長寿命化が実現できる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図３を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

［実施例１］
図１は、本発明による車両用灯具の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両用灯具１０は、自動車用のＬＥＤヘッドランプであって、少なくとも一つ（図示の場合、一つ）のプロジェクタタイプの光学ユニット１１から構成されている。

上記光学ユニット１１は、少なくとも一つのＬＥＤ１２ａから成るＬＥＤ光源１２と、第一のリフレクタ１３と、第二のリフレクタ１４と、第三のリフレクタ１５と、投影レンズ１６と、シャッタ１７と、レンズホルダー１８と、を含んでおり、シールドビーム構造と同様の構成になっている。

上記ＬＥＤ光源１２は、少なくとも一つ（図示の場合、一つ）のＬＥＤ１２ａから構成されており、各ＬＥＤ１２ａが、光軸に沿って平行に即ち水平に配置された基板１２ｂ上にて上方に向かって光を出射するように実装されていて、外部から駆動電圧が印加されることにより、駆動され、発光するようになっている。 尚、上記基板１２ｂの下面には、熱伝導性の高い材料から成るヒートシンク１２ｃが取り付けられており、各ＬＥＤ１２ａの駆動時に発生する熱を外気に対して放熱するようになっている。

上記第一のリフレクタ１３は、その第一の焦点位置Ｆ１が上記ＬＥＤ光源１２付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ２が投影レンズ１６の後側の焦点位置付近に位置するように配置された楕円系反射面により形成されている。

上記第二のリフレクタ１４は、その第一の焦点位置が上記ＬＥＤ光源１２付近に位置すると共に、その第二の焦点位置Ｆ３がＬＥＤ光源１２から投影レンズ１６の後側の焦点位置を結ぶ軸上に位置するように配置された楕円系反射面により形成されている。

上記第三のリフレクタ１５は、その第一の焦点位置が上記第二のリフレクタ１４の第二の焦点位置付近に位置すると共に、その第二の焦点位置が上記投影レンズ１６の後側の焦点位置付近に位置するように配置された楕円系反射面、またはその焦点位置が上記第二のリフレクタ１４の第二の焦点位置付近に位置すると共に、中心軸が水平に前方に向かって延びる放物系反射面により形成されている。

ここで、上記第一，第二及び第三のリフレクタ１３，１４，１５は、熱可塑性樹脂により互いに一体成形されていると共に、その内面が銀蒸着によりコーティングされており、さらに第一のリフレクタ１３に隣接して、その下側に、ＬＥＤ光源１２の基板１２ｂが、嵌合されており、嵌合部に挟持されたＯリング１２ｄを介して気密的に取り付けられている。

上記投影レンズ１６は、凸レンズから構成されており、上記第一のリフレクタ１３または第二のリフレクタ１５で反射され、その後側の焦点位置付近に集束する光を前方に向かって集束させながら、照射するように構成されている。

上記シャッタ１７は、上記投影レンズ１６の後側の焦点位置付近に配置されており、その上縁１７ａが例えばすれ違いビーム用のカットオフを形成するようになっている。

上記レンズホルダー１８は、投影レンズ１６を支持すると共に、図示の場合、密閉部材として構成されており、熱可塑性樹脂から形成され、シャッタ１７と一体成形されている。

このレンズホルダー１８に対して、上記投影レンズ１６がインサート成形されていると共に、上記リフレクタ１３，１４，１５が気密的に嵌合され、溶着により接合されている。
これにより、リフレクタ１３，１４，１５及び投影レンズ１６そしてレンズホルダー１８により、内部空間１９が外気に対して気密的に密閉されており、後述するように、不活性ガスが注入されるようになっている。

また、上記第二のリフレクタ１４の上部には、ピンチシール部１４ａが設けられており、内部空間１９内を真空排気し、あるいは不活性ガスを注入できるようになっている。

さらに、上記第三のリフレクタ１５の下端付近には、開放孔１５ａに対して、伸縮可能な気圧調整袋１５ｂが設けられている。
この気圧調整袋１５ｂは、上記開放孔１５ａに対して内側に気密的に取り付けられている。
ここで、ＬＥＤ光源１２の点灯・消灯時の熱膨張による内部空間１９内の気圧変化は、例えば約０．２気圧程度であるので、気圧調整袋１５ｂは、例えば高密度ポリエチレン，ポリプロピレン等の柔軟で且つ薄いフィルム状部材から袋状に形成されており、僅かな圧力変化に応動して、内部空間１９の圧力変化を実質的に吸収し得るようになっている。

尚、この気圧調整袋１５ｂの内部空間１９内への膨張を規制するために、開放孔１５ａのやや内側に、抑制板１５ｃが設けられている。
これにより、気圧調整袋１５ｂが不用意に内側に膨張して、第三のリフレクタ１５による反射光を遮ることがないようになっている。

本発明実施形態による車両用灯具１０は、以上のように構成されており、内部空間１９の真空排気及び不活性ガス注入は、以下のようにして行なわれる。
即ち、ピンチシール部１４ａから、この開口径より細いチューブ、好ましくはフレキシブルチューブを内部空間１９の最深部等の適宜の位置まで挿入した後、注入すべき不活性ガス、例えば窒素ガスを導入しながら、上記チューブをゆっくり抜く。そして、上記チューブの先端がピンチシール部１４ａを通過したら、ピンチシール部１４ａをシールする。
尚、不活性ガスの導入前に、一旦洗浄ガスを注入する場合には、不活性ガス導入前に、同様の操作により洗浄ガスを注入すればよい。
このようにして、内部空間１９内に不活性ガスを導入することにより、車両用灯具１０の組立が完了する。

このようにして組み立てられた車両用灯具１０は、以下のように動作する。
即ち、光学ユニット１１のＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１２ａに対して外部から給電することにより、上記各ＬＥＤ１２ａが駆動され、発光する。
そして、ＬＥＤ光源１２から出射した光の一部が、直接にあるいは第一のリフレクタ１３で反射された後、投影レンズ１６に入射し、前方に向かって集束しながら照射されることになる。

また、第二のリフレクタ１４に入射した光は、第二のリフレクタ１４により反射されて、第三のリフレクタ１５に向かって進み、さらに第三のリフレクタ１５により反射され、同様にして投影レンズ１６に入射し、前方に向かって集束しながら照射されることになる。

その際、第一のリフレクタ１３及び第三のリフレクタ１５で反射されて投影レンズ１６の後側の焦点位置に向かって集束する光は、シャッタ１７により部分的に遮断されることにより、その上縁１７ａによりカットオフが形成され、すれ違いビーム用の配光パターンで前方に向かって照射されることになる。

この場合、光学ユニット１１の内部空間１９が外気に対して気密的に密閉され且つ不活性ガスが導入されているので、上記内部空間１９内には実質的に水蒸気が侵入することがない。
従って、ＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１２ａを構成する構成材料が水蒸気を吸収して、物質変化を起こすようなことがなく、個々のＬＥＤ１２ａの発光光度の吸湿による低下が発生するようなことはないので、ＬＥＤ光源１２の信頼性が向上すると共に、長寿命化が達成され得ることになる。

さらに、内部空間１９内に不活性ガスが注入されていることにより、リフレクタ１３，１４，１５の内面が、長期間の使用で、水蒸気によって曇るようなことはなく、またこれらのリフレクタ１３，１４，１５の内面の銀蒸着によるコーティングが酸化，硫化により曇るようなこともなく、明るい配光パターンが得られることになる。
さらに、レンズホルダー１８を介して、投影レンズ１６，リフレクタ１３，１４，１５が一体化されることになるので、部品点数が少なくて済み、部品コスト及び組立コストが低減され得ると共に、これらの投影レンズ１６，リフレクタ１３，１４，１５とＬＥＤ光源１２との間の組立精度が向上するので、より精度の高い配光パターンが得られることになる。

また、光学ユニット１１のＬＥＤ光源１２の個々のＬＥＤ１２ａで発生した熱による内部空間１９内の気圧が上昇しようとすると、気圧調整袋１５ｂが伸縮することにより、内部空間１９内の気圧がほぼ一定に保持され得ることになるので、熱膨張によるリフレクタ１３，１４，１５及び投影レンズ１６の変形や破壊が発生するようなことはない。
さらに、個々のＬＥＤ１２ａで発生した熱は、ヒートシンク１２ｃに伝達され、さらにヒートシンク１２ｃから外気に放熱される。

［実施例２］
図２は、本発明による車両用灯具の第二の実施形態の構成を示している。
図２において、車両用灯具２０は、自動車用のＬＥＤヘッドランプであって、少なくとも一つ（図示の場合、一つ）の光学ユニット２１と、この光学ユニット１１を包囲すると共に前面が開放した筐体２２と、この筐体２２の開放した前面を覆うように筐体２２に取り付けられた透光性の前面レンズ２３と、を含んでいる。

上記光学ユニット２１は、図４に示した従来の車両用灯具１における光学ユニット２と同様に、即ち図１に示した車両用灯具１０の光学ユニット１１からヒートシンク１２ｃ，ピンチシール部１４ａと、開放孔１５ａ，気圧調整袋１５ｂ及び抑制板１５ｃを除いた構成であり、ＬＥＤ光源１２と、第一のリフレクタ１３と、第二のリフレクタ１４と、第三のリフレクタ１５と、投影レンズ１６と、シャッタ１７と、レンズホルダー１８と、から構成されている。
この場合、投影レンズ１６，レンズホルダー１８及びリフレクタ１３，１４，１５により画成される空間は、気密的に密閉される必要はない。

上記筐体２２は、各光学ユニット２１を包囲するように、例えば熱可塑性樹脂から構成されていると共に、前面が開放している。
上記前面レンズ２３は、透光性樹脂材料から構成されており、上記筐体２１の前面を覆うように筐体２１に対して嵌合され、溶着等により気密的に接合されている。

さらに、上記筐体２２は、例えばその上面に、ピンチシール部２２ａが設けられており、筐体２２の内部空間を真空排気し、あるいは不活性ガスを注入できるようになっている。
また、上記筐体２２の例えば下部には、開放孔２２ｂが設けられており、この開放孔２２ｂに対して、伸縮可能な気圧調整袋２２ｃが設けられている。
この気圧調整袋２２ｃは、上述した気圧調整袋１５ｂと同様に構成されている。

このように構成された車両用灯具２０によれば、各光学ユニット２１に対して外部から給電することにより、各光学ユニット２１のＬＥＤ光源の個々のＬＥＤ１２ａが駆動され、発光し、リフレクタ１３，１４，１５で反射され、さらに投影レンズ１６を介して前方に向かって出射する。
そして、各光学ユニット２１から出射した光が、上記前面レンズ２２を介して前方に向かって照射される。

この場合も同様にして、筐体２２の内部空間が外気に対して気密的に密閉され且つ不活性ガスが導入されているので、上記内部空間、そして各光学ユニット２１内には実質的に水蒸気が侵入することがない。
従って、各光学ユニット２１のＬＥＤ光源１２の各ＬＥＤ１２ａを構成する構成材料が水蒸気を吸収して、物質変化を起こすようなことがなく、個々のＬＥＤ１２ａの発光光度の吸湿による低下が発生するようなことはないので、ＬＥＤ光源１２そして車両用灯具１０の信頼性が向上すると共に、長寿命化が達成され得ることになる。

また、筐体２２内に不活性ガスが注入されていることにより、リフレクタ１３，１４，１５の内面が、長期間の使用で、水蒸気によって曇るようなことはなく、またこれらのリフレクタ１３，１４，１５の内面の銀蒸着によるコーティングが酸化，硫化により曇るようなこともなく、明るい配光パターンが得られることになる。

さらに、筐体２２内の空気がＬＥＤ１２ａの熱によって熱膨張して、内部気圧が上昇しようとすると、気圧調整袋２２ｃが伸縮することにより、内部空間内の気圧がほぼ一定に保持され得ることになるので、熱膨張によるリフレクタ１３，１４，１５及び投影レンズ１６の変形や破壊が発生するようなことはない。
また、光学ユニット２１のＬＥＤ光源１２の個々のＬＥＤ１２ａで発生した熱は、筐体２２内に放熱され、筐体２２内で対流となって、筐体２２内を循環し、放熱されるようになっている。

［実施例３］
図３は、本発明による車両用灯具の第三の実施形態の構成を示している。
図３において、車両用灯具３０は、図２に示した車両用灯具２０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記車両用灯具３０は、図２に示した車両用灯具２０とは、筐体２２の代わりに、形状特に後方上部の形状が異なる筐体３１を備えている点でのみ異なる構成になっている。
即ち、車両前照灯３０において、その筐体３１は、各光学ユニット２１のＬＥＤ光源１２のＬＥＤ１２ａの駆動時に発生する熱による内部空間で発生する対流が、筐体３１の後方上部の内面に沿って上昇しながら、前面レンズ２３側に導かれるように、図３に詳細に示すように、上方に向かって前方に湾曲するように、即ち後側が絞られて、角部が丸められるように、形成されている。

このような構成の車両用灯具３０によれば、図２に示した車両用灯具２０と同様に作用すると共に、ＬＥＤ１２ａの駆動時に発生する熱によって内部空間で発生した対流が、図３にて矢印で示すように、筐体３１の後方上部の内面形状に従って、上昇しながら前方に、即ち前面レンズ２３側に導かれ、前面レンズ２３を加熱することになる。
そして，前面レンズ２３を加熱した気体は、再び冷却されて下方に進み、さらにＬＥＤ光源１２の下方に進むことにより、筐体３１の内部空間内を循環するようになっている。

このようにして、ＬＥＤ１２ａで発生する熱による内部空間内の循環対流により、前面レンズ２３が加熱されると共に、内部空間内に注入された不活性ガスが冷却されることになる。
これにより、例えば冬季等にて前面レンズ２３の外面に付着した雪が融解されることになり、各光学ユニット２１から前方に向かって照射される光が、前面レンズ２３に付着した雪により妨げられることなく、確実に前方に向かって常に適正な光度で照射され得ることになる。
また、上記対流によって、筐体３１の内部空間の温度分布が均一化されるので、各光学ユニットの温度条件がほぼ同じになることから、各光学ユニット２１の発光光度が均一となり、発光光度のバラツキが抑制され得る。

上述した実施形態においては、光学ユニット１１，２１は、ＬＥＤ１２ａを有するＬＥＤ光源を備えているが、光源としては、ＬＥＤ以外の発光素子、例えば半導体レーザ素子等の半導体発光素子であってもよい。
また、上述した実施形態における車両用灯具２０，３０においては、筐体２２，３１内に一つの光学ユニット２１が備えられているが、これに限らず、複数の光学ユニット２１が備えられていてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、投影レンズ１６は、レンズホルダー１８に対してインサート成形により一体成形されているが、これに限らず、溶着等により気密的に接合されていてもよい。
また、上述した実施形態においては、レンズホルダー１８がリフレクタ１３，１４，１５に対して溶着により気密的に接合されているが、これに限らず、接着等により気密的に接合されていてもよい。

さらに、上述した実施形態においては、光学ユニット１１，２１は、それぞれ三つのリフレクタ１３，１４，１５を備えているが、これに限らず、第二のリフレクタ１４及び第三のリフレクタ１５は省略されてもよく、また車両用灯具１０，２０，３０が走行ビーム用のヘッドランプの場合には、シャッタ１７が省略されてもよいことは明らかである。

本発明による車両用灯具１０は、自動車用ＬＥＤヘッドランプとして構成されているが、これに限らず、フォグランプ，ドライビングランプ等の補助前照灯やバックアップランプ等を含む他の種類の車両用灯具に本発明を適用することが可能である。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、半導体発光素子の発光品質の低下を抑制すると共に、リフレクタの反射面における銀蒸着コーティングの経年劣化を防止するようにした、極めて優れた車両用灯具が提供され得ることになる。

本発明による車両用灯具の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。 本発明による車両用灯具の第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。 本発明による車両用灯具の第三の実施形態の構成を示す概略断面図である。 従来の車両用灯具の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 車両用灯具
１１ 光学ユニット
１２ ＬＥＤ光源
１２ａ ＬＥＤ
１２ｂ 基板
１２ｃ ヒートシンク
１２ｄ Ｏリング
１３ 第一のリフレクタ
１４ 第二のリフレクタ
１４ａ ピンチシール部
１５ 第三のリフレクタ
１５ａ 開放孔
１５ｂ 気圧調整袋
１５ｃ 抑制板
１６ 投影レンズ
１７ シャッタ
１８ レンズホルダー（密閉部材）
１９ 内部空間
２１ 光学ユニット
２２，３１ 筐体（密閉部材）
２２ａ ピンチシール部
２２ｂ 開放孔
２２ｃ 気圧調整袋
２３ 前面レンズ

Claims (12)

1. 半導体発光素子と、この半導体発光素子から出射する光を前方に向かって反射させるように上記半導体発光素子を後方から包囲するように形成されたリフレクタと、直接にまたは上記リフレクタで反射された光を前方に向かって集束させる投影レンズと、から成る少なくとも一組のプロジェクタタイプの光学ユニットを含んでいる車両用灯具において、
   少なくとも各光学ユニットの半導体発光素子の周りのリフレクタ内面を含む空間を外部に対して気密的に密閉する密閉部材を備えていることを特徴とする、車両用灯具。
2. 上記密閉部材により画成される密閉空間内に、不活性ガスが封入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。
3. 上記各光学ユニットのリフレクタが、銀蒸着によりコーティングされていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用灯具。
4. 上記密閉部材による密閉空間内の気圧を調整するためにこの密閉空間に接続されたフィルム状部材から成る気圧調整袋を備えていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の車両用灯具。
5. 上記密閉部材が、各光学ユニットの投影レンズを支持するレンズホルダーとして構成されており、
   各光学ユニットの投影レンズが、上記密閉部材により、半導体発光素子を内包するように、対応するリフレクタに対して気密的に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両用灯具。
6. 上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されており、上記密閉部材がリフレクタ及び投影レンズに対して溶着または接着により気密的に接合されていることを特徴とする、請求項５に記載の車両用灯具。
7. 上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的に一体成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されていることを特徴とする、請求項５に記載の車両用灯具。
8. 上記各光学ユニットのリフレクタ，投影レンズ及び上記密閉部材が熱可塑性樹脂から構成されていると共に、上記投影レンズ及び上記密閉部材が気密的にインサート成形されており、上記密閉部材がリフレクタに対して溶着または接着により気密的に接合されていることを特徴とする、請求項５に記載の車両用灯具。
9. 上記密閉部材が、すべての光学ユニットを包囲する前面が開放した筐体及びこの筐体の開放した前面を気密的に閉塞する透光性材料から成る前面レンズであることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の車両用灯具。
10. 上記筐体が、ピンチシール部を備えていることを特徴とする、請求項９に記載の車両用灯具。
11. 上記筐体が、各光学ユニットの発熱により内部空間で発生する対流を前面レンズ側に導くように形成されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の車両用灯具。
12. 上記筐体が、後側が絞られており、且つ角部が丸められていることを特徴とする、請求項１１に記載の車両用灯具。

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