JP2008103086A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成部品点数を増大することなく、組み付け作業が容易でしかも配設スペースの低減化を図った融雪装置を備える車両用灯具を提供する。
【解決手段】 ランプＨＬのランプボディ１の前面に設けたレンズ３と、レンズ３に設けられ通電により発熱される発熱体６１とを備える車両用灯具において、発熱体６１の給電端子６２に接続されて発熱体６１に電力を供給するヒータ用コネクタ７を備える。コネクタ７には発熱体６１に供給する電力を制御するための制御回路７１が内蔵されている。制御回路７１がコネクタ７内に一体化されているので部品点数が削減でき、配設するためのスペースが不要でランプが小型化できる。コネクタ７を給電端子６２に嵌合するだけで発熱体６１に制御回路７１を電気接続でき、組み付け作業が容易になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動車等の車両用灯具に関し、特に灯具のレンズ面に付着した雪や霜を溶融するための融雪装置を備えた車両用灯具に関するものである。

寒冷地や寒冷時期においては自動車用の灯具、例えば前照灯やフォグランプ等の照明灯、ターンシグナルランプ等の標識灯等のレンズに雪や霜が付着し易く、これら雪や霜によりレンズの透光性が低下し、目的とする灯具による照明や標識が阻害されるおそれがある。そのため、従来から融雪装置を備えた灯具が提案されている。特に、近年のように光源にＬＥＤ（発光ダイオード）等の白熱電球に比較して発熱量が小さい光源を用いた灯具では、光源で発生した熱を利用して融雪を行うことが期待できないため、光源とは別に融雪装置を灯具に配設する必要がある。特許文献１の灯具では、レンズの内面又は外面の少なくとも一方に抵抗発熱体を配設し、この抵抗発熱体に車載電源から供給される電流を通流させ、抵抗発熱体で発生する熱によりレンズの外面に付着した雪を融雪する構成が提案されている。また、特許文献１では、レンズに設けた抵抗発熱体に電流を通流するために、抵抗発熱体の接続端子をレンズの一部から突出させ、この接続端子にランプボディに設けた接続端子を電気的に接触させる構成がとられている。ランプボディ側の接続端子にはリード線が接続され、車載電源あるいは電源回路に接続されている。
特開平１０−１０９５８７号公報

このような融雪装置では、融雪時にのみ抵抗発熱体に電流を通流して発熱を行わせるように構成しているため、抵抗発熱体に供給する電流をオン・オフ制御するためのコントローラが必要となるが、特許文献１には、ランプボディ側の接続端子に接続されたリード線を車載電源あるいはコントローラに接続するための構成については特に開示されていない。特許文献１の灯具でも、実際には融雪を感知するためのセンサや、融雪を感知したときに抵抗発熱体に通流する電流を制御するための制御回路が必要とされるため、これらのセンサや制御回路を含むコントローラを灯具とは別体に設けており、前記したリード線をこのコントローラに接続する構成がとられることになる。このため、特許文献１の灯具では灯具とは別にコントローラを配設し、車載電源と灯具に対して所要の配線を行う必要があり、灯具全体からみたときに構成部品点数が多くなるとともに灯具の組み付け作業が煩雑なものになり、また配設スペースが大きくなるという問題が生じることになる。

本発明の目的は、構成部品点数を増大することなく、組み付け作業が容易でしかも配設スペースの低減化を図った車両用灯具を提供するものである。

本発明は、ランプボディの前面に配設されて光源から出射した光を透過させるレンズと、レンズに設けられ通電により発熱される発熱体とを備える車両用灯具において、発熱体の給電端子に接続され、当該発熱体に電力を供給するコネクタを備え、コネクタには発熱体に供給する電力を制御するための制御回路が内蔵されていることを特徴とする。

本発明の車両用灯具によれば、発熱体に供給する電力を制御するための制御回路がコネクタに内蔵されているので、制御回路をランプとは別部品として構成する必要がなく、部品点数が削減できるとともに、別部品を配設するためのスペースが不要でありランプの小型化が可能になる。また、発熱体の給電端子にコネクタを嵌合して接続するだけで発熱体に対して制御回路を電気接続することができ、灯具の組み付け作業が容易になる。

本発明は、制御回路は少なくともレンズ又はレンズ近傍の温度を検出するための温度検出素子を備えている。温度検出素子によりレンズ又はレンズ近傍の温度を検出して制御回路での電力制御を行うことで、レンズに霜や雪が付着する状況のときにのみ発熱体に電力を供給することが可能になり、自動的な融雪が可能になる。

コネクタは給電端子に嵌合可能な２つの電極を有し、制御回路は２つの電極の間に配設されるとともに各電極と機械的及び電気的に一体に構成されている。電極間のスペースを利用して制御回路が配置でき、コネクタの小型化が可能になる。また、制御回路は防水構造を備えているので、ランプ内の湿気な水分によっても制御回路での漏電による劣化が防止できる。

レンズは内面の一部に給電端子が突出形成されるとともに、給電端子の近傍には当該レンズの一部を突出形成した支持突起が形成され、コネクタには当該支持突起に嵌合する支持凹部が設けられている。支持突起と支持凹部との嵌合によってコネクタをレンズないしランプに安定に支持することができ、給電端子とコネクタ電極との安定した電気的な接続が確保できる。

次に、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプ（前照灯）に適用した実施例の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。また、図３は要部の斜視図である。自動車のヘッドランプＨＬは、前面を開口した容器状のランプボディ１と、このランプボディ１内に配設された光源ユニット２と、前記ランプボディ１の前面開口に取着されたレンズ３とで構成されている。前記光源ユニット２は、ここではＬＥＤユニットを用いており、前面に多数の凹部をリフレクタ２２として形成したユニット基板２０を有し、前記リフクレタ２２の内底位置にそれぞれＬＥＤ２１を搭載したものである。前記ユニット基板２０は固定具２３によりランプボディ１内に固定され、またユニット基板２０の後面には電極部２４が設けられており、この電極部２４には前記ランプボディ１の後面に設けられた後面開口を通して電源用コネクタ４が着脱可能とされている。この電源用コネクタ４は図には表れないコントローラを介して車載電源に接続されている。なお、このコントローラは、イグニッションスイッチ、ディマースイッチ等の各種スイッチのオン・オフ情報に基づいて車載電源の電力をヘッドランプＨＬに対して供給することができる。このコントローラの制御により、ＬＥＤユニット２では選択されたＬＥＤ、あるいは全てのＬＥＤが発光されることになる。このＬＥＤユニット２では、各ＬＥＤ２１で発光した光はリフレクタ２２によりランプボディ１の前方に向けて反射され、レンズ３を透過してヘッドランプＨＬの前方領域を照明する。なお、この種のヘッドランプＨＬは既に種々の構成のものが提案されているので、ここではヘッドランプ自体の詳細な説明は省略する。

また、前記コントローラは各種情報に基づいて前記ヘッドランプＨＬに装備された融雪装置６に給電する電源系をオン・オフ制御することが可能とされている。この融雪装置６は、前記レンズ３に一体的に設けられた波型ループパターン状をした抵抗発熱体６１を備えている。前記抵抗発熱体６１はＦＰＣヒータ（フレキシブル配線板ヒータ）で構成されており、透明樹脂で形成されたレンズ３の内面に埋設状態に設けられている。ＦＰＣヒータ６１は詳細な図示は省略するがポリカーボネイト等の透明樹脂製ベースフィルムの表面に所要のパターンの導電箔が印刷され、同じく透明樹脂製オーバレイフィルにより覆われるようにしてサンドイッチされたものである。この実施例１ではＦＰＣヒータ６１はレンズ３を樹脂成形する際にインサート成形により接合一体化されている。また、前記ＦＰＣヒータ６１の導電箔の両端部にはそれぞれ銅板片で構成された給電端子６２が接続されており、これら一対の給電端子６２は前記レンズ３の面領域のうち照明には影響を与えない一部領域に配設されている。各給電端子６２は基端部が前記レンズ３の内部に埋設されて前記抵抗発熱体６１の両端部に接続され、各先端部は前記レンズ３の内面からランプ後方に向けて平行な状態で突出されている。さらに、前記レンズ３の内面の前記給電端子６２の下側近傍位置にはランプ後方に向けて支持突起６３が一体に突出されている。この支持突起６３は下表面にテーパ状をした係止溝６３１が設けられており、後述するヒータ用コネクタ７が嵌合支持されるようになっている。

前記ランプボディ１内には前記ＦＰＣヒータ６１の給電端子６２に嵌合して電気接続されるヒータ用コネクタ７が内装されている。このヒータ用コネクタ７は２本のリード線５により前記ＬＥＤユニット２のユニット基板２０に設けられている前記電極部２４の一部に電気接続されている。前記２本のリード線５にはそれぞれ半田付あるいはカシメ等により接続した端子片５１が嵌合され、後述するように前記ヒータ用コネクタ７に対して電気接続が可能とされている。

図４は前記ヒータ用コネクタ７の分解斜視図である。コネクタケース７０は上ケース７０ａと下ケース７０ｂとで構成されており、それぞれに設けた係合片７０１と係合凹部７０２とを係合することで端面が逆凸字状をした筒状に形成されている。前記コネクタケース７０内には組み立てにより一体化された制御回路７１と電極７２と支持部７３とが構成されている。制御回路７１はコネクタケース７０内の中央に配設され、電極７２はこの制御回路７１の左右両側に対向配置され、支持部７３は制御回路７１の直下に配置されている。前記制御回路７１は回路基板７１１を主体に構成されており、この回路基板７１１にはＦＰＣヒータ６１に供給する電力を制御するために後述する温度検出素子、トランジスタ、抵抗等の電子部品が搭載されて所要の回路を構成している。また、電極７２は導電板を矩形の筒状に加工した第１ないし第３の３つの電極７２１，７２２，７２３で構成されており、各電極７２１〜７２３はそれぞれ一体に形成されたアーム７２ａが前記回路基板７１１上にまで延長して半田付け等により制御回路７１の一部に接続され、回路基板７１１に対して機械的に連結されると同時に電気的な接続が行われている。ここでは、第１電極７２１は回路基板７１１の一側に配設され、第２及び第３電極７２２，７２３は回路基板７１１の他側において長さ方向に所要の間隔をおいて直列状態に配設される。

そして、図５に模式的な断面図を示すように、前記ＦＰＣヒータ６１に接続されている一対の給電端子６２はヒータ用コネクタ７の一方から前記第１電極７２１と第２電極７２２に嵌合され、それぞれ電気接続される。また、前記リード線５に接続された端子片５１はヒータ用コネクタ７の反対側から前記第１電極７２１の他端部と第３電極７２３に嵌合され、それぞれ電気接続される。さらに、前記回路基板７１１はほぼ全領域が樹脂７４によりモールド封止され、湿気や水分等から回路を保護するための耐水性を確保している。また、前記支持部７３はこのモールド封止した樹脂７４の一部を凹設した支持凹部７３１を備えており、この支持凹部７３１に前記レンズ３の内面の一部に設けた支持突起６３が嵌入されるようになっている。前記支持凹部７３１の下側内面には支持突起６３の下面に設けた前記係止溝６３１に係合可能なテーパ状の係止突部７３２が設けられている。

図６は前記ヒータ用コネクタ７に内蔵されている前記制御回路７１の回路図であり、温度検出部ＴＤとスイッチ回路部ＳＷとで構成されており、これらの回路部ＴＤ，ＳＷに前記第１〜第３電極７２１〜７２３が接続されている。第１電極７２１は接地（グランド）に接続され、第２電極７２２はスイッチ回路部ＳＷに接続され、第３電極７２３は温度検出部ＴＤに接続されている。温度検出部ＴＤはアンプ（オペアンプ）ＯＡと複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ７を含む差動増幅型の非反転増幅回路として構成されている。アンプＯＡの正入力端子に接続されている抵抗Ｒｘは温度変化により抵抗値が変化する温度検出素子、ここではサーミスタで構成されており、温度の降下に伴って抵抗値が増大するようになっている。スイッチ回路部ＳＷはトランジスタＴｒ、スイッチング素子（電界効果トランジスタ）Ｑ、ダイオードＤ、ツェナーダイオードＺＤ、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４で構成され、スイッチング素子Ｑのソース・ドレインを第２電極７２２と第３電極７２３の間に接続し、ゲートをトランジスタＴｒのコレクタに接続している。このスイッチング素子Ｑはトランジスタがオンしたときのコレクタ・エミッタ電流によりオンしてソース・ドレインを導通状態にするようになっている。

ここで、前記制御回路７１に設けられた温度検出素子Ｒｘを構成しているサーミスタは、図４に示したように、前記回路基板７１１上の最もレンズ３に近い位置に配置するとともに、封止用の樹脂７４の表面に近い位置、あるいは樹脂７４の表面の一部から露呈されるように構成しておくことが好ましい。これにより、温度検出素子Ｒｘはレンズ３の温度、あるいはレンズ３に近いランプボディ１１内の温度をより高い精度で検出することが可能になる。

以上の構成によれば、ヘッドランプＨＬの組立時には、ヒータ用コネクタ７の前面側から第１及び第２電極７２１，７２２をレンズ３の内面から突出されているＦＰＣヒータ６１の一対の給電端子６２に嵌合し、それぞれ電気接続する。このとき、同時に支持凹部７３１内にレンズ３の支持突起６３が嵌入され、支持突起６３の係止溝６３１が係止突部７３２に係合する。これにより各給電端子６２と第１及び第２電極７２１，７２２との嵌合力、及び支持突起６３と支持凹部７３１との嵌合力とでヒータ用コネクタ７はレンズ３に対して機械的に結合される。また、これと前後してヒータ用コネクタ７の後面側からＬＥＤユニット２に接続されている２本のリード線５の各接続片５１を第１及び第３電極７２１，７２３に嵌入し、電気接続を行う。さらに、ランプボディ１の後面側から電源用コネクタ４をＬＥＤユニット２の電極部２４に接続する。これにより、ＬＥＤユニット２が車載電源に接続されるのと同時にヒータ用コネクタ７も車載電源に接続されることになる。

このようなヒータ用コネクタ７及び電源用コネクタ４の接続が行われたヘッドランプＨＬでは、図示を省略したコントローラがヘッドランプを点灯する状況であると判断したときにはコントローラから車載電源の電力が電源用コネクタ４を介してＬＥＤユニット２に供給され、全て、あるいは選択されたＬＥＤ２１が発光し、ＬＥＤ２１から出射された光はレンズ３を透過して自動車の前方を照明する。このとき、外気温度が０℃よりも高いとき、すなわちレンズ３に霜や雪が付着するおそれがない温暖状態のときには、ヒータ用コネクタ７内の制御回路７１においては、温度検出素子Ｒｘの抵抗値が低いため、アンプＯＡの正入力端子の電圧が負入力端子の電圧よりも低く、ほぼ同じ電圧となるため、アンプＯＡからはほぼ０Ｖの電圧が出力される。スイッチ回路部ＳＷのトランジスタはＮＰＮ型であるため、温度検出部ＴＤからほぼ０Ｖの電圧が入力されているときにはオフ状態であり、コレクタ・エミッタ電流が流れないためスイッチング素子Ｑのゲート電圧はしきい値電圧以上であり、スイッチング素子Ｑのソース・ドレイン間はオフとなる。これにより、スイッチ回路部ＳＷはオフとなり、第２電極７２２と第３電極７２３は導通せず、車載電源の電力がＦＰＣヒータ６１に供給されることはなく、ＦＰＣヒータ６１が発熱することはない。

一方、レンズ３に霜や雪が付着するおそれが生じる０℃以下の寒冷状態のときには、温度検出素子Ｒｘの抵抗値が増加し、アンプＯＡの正入力端子の電圧が負入力端子の電圧よりも上昇するため、アンプＯＡの出力端からは正電圧が出力される。スイッチ回路部ＳＷのトランジスタＴｒに正電圧が入力されると当該トランジスタＴｒはオンとなり、コレクタ・エミッタ電流が流れてスイッチング素子Ｑのゲート電圧をしきい値電圧以下とし、スイッチング素子Ｑのソース・ドレイン間を導通させる。これにより、スイッチ回路部ＳＷがオンとなり、第２電極７２２が第３電極７２３に導通した状態となり、車載電源の電力がＦＰＣヒータ６１に供給される。したがって、ＦＰＣヒータ６１が発熱し、レンズ３を加熱して温度を上昇させるため、レンズ３に霜や雪が付着することはなく、また霜や雪が付着していた場合にはこれらを蒸発させ、或いは溶融させてレンズ３の透明性を確保する。したがってＬＥＤユニット２で発光した光は霜や雪によって減光、ないしは遮光されることなく自動車の前方領域を照明する。

このように、実施例１のヘッドランプＨＬでは、ＦＰＣヒータ６１に供給する電力を制御するための制御回路７１がヒータ用コネクタ７に内蔵されているので、制御回路７１をヘッドランプＨＬを構成する独立した部品として用意する必要がなく、部品点数が削減できるとともに、独立部品を配設するためのスペースが不要でありヘッドランプＨＬの小型化が可能になる。また、ＦＰＣヒータ６１の給電端子６２にヒータ用コネクタ７を嵌合して接続するだけでＦＰＣヒータ６１に対して制御回路７１を電気接続することができるので、ヘッドランプＨＬの組み付け作業が容易になる。

また、ヒータ用コネクタ７に設けた制御回路７１にはレンズ３又はレンズ近傍の温度を検出するための温度検出素子Ｒｘが備えられており、この温度検出素子Ｒｘで検出した温度に基づいて制御回路７１での電力制御を行うので、レンズ３に霜や雪が付着する状況のときにのみＦＰＣヒータ６１に電力を供給することが可能になり、自動的な融雪が可能になるとともに消電力化を図ることも可能である。同時にコントローラにおいて融雪のための制御を行う必要がなくなり、コントローラの負担を軽減することも可能になる。

実施例１のヒータ用コネクタ７では、ＦＰＣヒータ６１の給電端子６２に嵌合可能な第１電極７２１と第２及び第３電極７２２，７２３の間スペースに制御回路７１を配設するとともに、各電極７２１〜７２３を制御回路７１と機械的及び電気的に一体に構成しているので、電極間のスペースを利用して制御回路７１が配置でき、ヒータ用コネクタ７の小型化が可能になる。また、制御回路７１を樹脂７４で封止して防水化を図っているので、ヘッドランプＨＬ内の湿気な水分によっても制御回路７１での漏電による劣化が防止できる。

さらに、レンズ３は内面の一部に設けた支持突起６３にヒータ用コネクタ７の支持凹部７３１を嵌合させているので、両者の嵌合力によってヒータ用コネクタ７をレンズ３に対して安定に支持することができ、給電端子６２と電極７２１，７２２との安定した電気的な接続が確保できる。特に、支持突起６３の係止溝６３１と、支持凹部７３１内の係止突部７３２とが互いに係合することで、両者の嵌合状態をより強固なものにでき、自動車の振動や衝撃等によってもヒータ用コネクタ７と給電端子６２との電気接続状態を確保することができる。

本発明にかかるコネクタ、すなわちヒータ用コネクタ７においては、給電端子６２と電極７２との嵌合力によってヒータ用コネクタ７を保持するのに十分な嵌合力が得られる場合には、レンズ３に支持突起６３を設けなくてもよく、したがってヒータ用コネクタ７に支持部７３を設ける必要はなく、レンズ３及びヒータ用コネクタ７の構造を簡略化し、小型化することが可能になる。

本発明の制御回路７１は実施例１の回路に限定されるものではない。例えば、コントーラに抵抗発熱体６１への給電を制御するための処理回路を内蔵している自動車に適用されるランプの場合には、制御回路７１は温度検出素子を備えることなく単なるスイッチング回路として構成された制御回路とすることも可能である。また、温度検出回路ＴＤやスイッチ回路部ＳＷの回路は実施例１と異なる回路で構成されても良いことは言うまでもない。

本発明における灯具の発熱体は、実施例１に記載したような抵抗発熱体、特にＦＰＣヒータに限られるものではなく、通電により発熱するものであれば適用可能である。例えば、点灯したときに発熱する白熱バルブを用いてもよい。また、本発明が適用される灯具は、実施例１に記載した構造のＬＥＤユニットに限られるものではなく、他の構成のＬＥＤユニットとして構成することもでき、さらにはＬＥＤを使用するランプに限られるものではなく、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）やＬＤ（レーザダイオード）等の他の発光素子、さらには白熱バルブを光源とするランプであってもよい。また、本発明は実施例に記載のヘッドランプに限られるものではなく、フォグランプやその他の標識用ランプであってもよい。

実施例１のヘッドランプの正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 実施例１の要部の概略斜視図である。 ヒータ用コネクタの部分分解斜視図である。 ヒータ用コネクタを装着した状態の模式的な縦断面図である。 制御回路の回路図である。

符号の説明

１ ランプボディ
２ 光源ユニット（ＬＥＤユニット）
３ レンズ
４ 電源用コネクタ
５ リード線
６ 融雪装置
７ ヒータ用コネクタ
６１ ＦＰＣヒータ（抵抗発熱体）
６２ 給電端子
６３ 支持突起
７１ 制御回路
７２ 電極部
７３ 支持部
７１１ 回路基板
７２１〜７２３ 電極

Claims (5)

1. ランプボディの前面に配設されて光源から出射した光を透過させるレンズと、前記レンズに設けられ通電により発熱される発熱体とを備える車両用灯具において、前記発熱体の給電端子に接続され、当該発熱体に電力を供給するコネクタを備え、前記コネクタには前記発熱体に供給する電力を制御するための制御回路が内蔵されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記制御回路は少なくとも前記レンズ又はレンズ近傍の温度を検出するための温度検出素子を備え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. 前記コネクタは前記給電端子に嵌合可能な２つの電極を有し、前記制御回路は前記２つの電極の間に配設されるとともに各電極と機械的及び電気的に一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記制御回路は防水構造を備えていることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。
5. 前記レンズは内面の一部に前記給電端子が突出形成されるとともに、前記給電端子の近傍には当該レンズの一部を突出形成した支持突起が形成され、前記コネクタには当該支持突起に嵌合する支持凹部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用灯具。
   
   

Images