JP2010080075A

JP2010080075A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2010080075A
Application number: JP2008243718A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kawamura; 孝幸川村
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US8414171B2; US20100073950A1

Abstract

【課題】光源ユニットの全体的な放熱効果を高められて、光源周りと投影レンズ周りとの温度差をなくすことができるプロジェクタタイプの車両用灯具の提供を図る。
【解決手段】投影レンズ１２周りは、光源１０の発光による輻射熱で、光源１０とリフレクタ１１周りと同様に昇温するが、投影レンズ１２を抱持したレンズホルダー３０がヒートシンク部材２０と一体成形されているため、該投影レンズ１２周りの熱がレンズホルダー３０によりヒートシンク部材２０に良好に伝達され、該ヒートシンク部材２０により効率的に放熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のヘッドランプを始めとして、リヤコンビネーションやフォグランプ等に用いられる車両用灯具、とりわけ、光源の直射光およびリフレクタによる反射光を投影レンズで集光して、車両前方に照射するプロジェクタタイプの車両用灯具に関する。

従来、プロジェクタタイプの車両用灯具として特許文献１に示されているように、投影レンズを抱持固定したレンズホルダーと、リフレクタとを適宜の合成樹脂材で一体成形し、これをＬＥＤ等の半導体型発光素子からなる光源を配設したヒートシンク部材に組付けて光源ユニットを構成したものが知られている。
特開２００７−１０９６１３号公報

前記従来の車両用灯具にあっては、光源がヒートシンク部材に配設されているため、光源周りの放熱効果は良好となるものの、レンズホルダーは別体の合成樹脂材で構成されているため、投影レンズ周りの温度が高くなって、この温度差によりレンズホルダー部分が微妙に熱変形する可能性がある。

また、前記半導体型発光素子はハロゲンランプやＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）に比べて発熱量が小さいことから、近年では投影レンズとしてガラスレンズよりも軽量な合成樹脂製のレンズが多用されており、投影レンズとしてこの合成樹脂レンズを用いた場合には、前記熱影響により投影レンズに歪が発生する可能性がある。

このように、投影レンズ周りの熱影響でレンズホルダー部分が微妙に変形したり、投影レンズ自体に微妙な歪が生じたりすると、投影レンズと光源およびリフレクタとの光学的設計に微妙な狂いが生じて、配光性能に悪影響を及ぼしてしまう。

そこで、本発明は光源ユニットの全体的な放熱効果を高められて、光源周りと投影レンズ周りとの温度差をなくすことができるプロジェクタタイプの車両用灯具を提供するものである。

本発明の車両用灯具にあっては、光源と、該光源の出射光の一部を灯具前方に向けて反射するリフレクタと、前記光源の直射光およびリフレクタによる反射光を集光して灯具前方に照射する投影レンズと、これら光源とリフレクタおよび投影レンズ等の光学系部材を集約的に配置したヒートシンク部材と、を備え、前記光源およびリフレクタは、前記ヒートシンク部材に形成された所定の取付面上にそれぞれ固定配置されている一方、前記投影レンズは、その周縁部がレンズホルダーに抱持固定され、該レンズホルダーが前記ヒートシンク部材と一体成形されていることを主要な特徴としている。

前記光源および該光源を覆うリフレクタの周囲は、前記光源の発熱によって昇温するが、この光源周りの熱はヒートシンク部材に伝達されて該ヒートシンク部材により効率的に放熱される。

一方、投影レンズ周りは前記光源の発光による輻射熱で、該投影レンズ周りも前記光源周りと同様に昇温するが、投影レンズを抱持したレンズホルダーがヒートシンク部材と一体成形されているため、この投影レンズ周りの熱がレンズホルダーによりヒートシンク部材に良好に伝達され、該ヒートシンク部材により効率的に放熱される。

本発明によれば、投影レンズ周りの昇熱もヒートシンク部材と一体成形されたレンズホルダーから該ヒートシンク部材に良好に熱伝達されて、該ヒートシンク部材により効率的に放熱されるため、光源周りとの温度差を殆んどなくすことができる。

この結果、投影レンズ周りの温度管理を徹底することができて、前記従来のような熱影響による投影レンズと光源およびリフレクタとの微妙な位置ずれを生じることがなく、熱影響による配光性能の低下を回避することができる。

また、投影レンズが合成樹脂レンズであった場合でも、前述のように投影レンズ周りの熱をヒートシンク部材によって効率的に放熱できるため、該投影レンズの熱影響による歪の発生を回避することができる。

そして、投影レンズがヒートシンク部材と一体成形されたレンズホルダーに抱持固定されていることから、投影レンズと光源とリフレクタとの組付け誤差による位置ずれも回避できるため、前述の放熱効果と相俟って配光性能を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態を車両用ヘッドランプを例に採って図面と共に詳述する。

図１は本発明に係るヘッドランプにおける灯具ユニットを示す斜視図、図２は灯具ユニットの平面図、図３は灯具ユニットの側面図、図４は灯具ユニットの正面図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１〜図５に示すヘッドランプの灯具ユニットは、光源として半導体型光源を使用したプロジェクタタイプとして構成され、半導体型光源１０と、半導体型光源１０から射出された光の一部を反射する凹型の反射面１１ａを有するリフレクタ１１と、半導体型光源１０の直射光および前記リフレクタ１１の反射光を集光して灯具前方に向けて照射する投影レンズ１２と、これら半導体型光源１０と、リフレクタ１１と、投影レンズ１２とが集約的に配設されるヒートシンク部材２０と、を備えている。

前記半導体型光源１０，リフレクタ１１および投影レンズ１２により光源ユニット１を構成し、この光源ユニット１とヒートシンク部材２０との組合せで灯具ユニット２を構成している。

そして、前記灯具ユニット２が図外のランプハウジングと素通しのアウターレンズとで形成される灯室内に配設されて、ヘッドランプが構成される。

前記リフレクタ１１の反射面１１ａは、楕円または楕円を基本とする反射面、例えば、回転楕円面または楕円を基本とした自由曲面からなる。図５の鉛直断面において、リフレクタ１１の反射面１１ａは、例えば楕円をその長軸に沿って半分にした半楕円の形状を有し、反射面１１ａの前端部側は半円筒状のフード部１１Ａとされている。

このリフレクタ１１は、例えば光不透過性の合成樹脂材で形成され、リフレクタ１１の内面にアルミ蒸着や銀塗装を施して前記反射面１１ａが形成される。

前記リフレクタ１１の反射面１１ａは第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２とを備え、この第１焦点Ｆ１の位置またはその近傍に前記半導体型光源１０の発光部１０ａが配置される。これにより、半導体型光源１０から射出される光のうち、リフレクタ１１の反射面１１ａにより反射された光は、該リフレクタ１１の第２焦点Ｆ２またはその近傍に集光される。

前記半導体型光源１０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬおよび無機ＥＬを含むエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）など、半導体に電圧を印加することによって得られるルミネッセンスを利用した光源である。

前記投影レンズ１２は、少なくとも何れか一方の側面が球面または略球面の形状を有する凸レンズである。本実施形態では、投影レンズ１２の両側面が凸型の略球面形状を有し、灯具前方側の側面（前面）は灯具後方側の側面（後面）に比べて曲率半径が小さい。投影レンズ１２の形状はこれに限らず、レンズ光軸方向の厚みが中心から外周にかけて薄くなる凸レンズであればよく、例えば、灯具後方側の側面（後面）が略平坦な面とされた平凸レンズであってもよい。

この投影レンズ１２は、水平または略水平なレンズ光軸Ｚ１を有し、前記リフレクタ１１の第１焦点Ｆ１および第２焦点Ｆ２はこのレンズ光軸Ｚ１上に設定される。これにより、リフレクタ１１の第２焦点Ｆ２またはその近傍に集束した光束は、投影レンズ１２を透過する際にレンズ光軸Ｚ１に対して平行もしくは略平行な光束に集光されて灯具前方へ投射される。

なお、前記半導体型光源１０はハロゲンランプやＨＩＤランプ（高輝度放電ランプ）に比べて発熱量が小さいため、投影レンズ１２としてガラスレンズよりも軽量な合成樹脂製のレンズ、例えばアクリル製レンズが使用される。

前記ヒートシンク部材２０は、熱伝導率が高い金属材料、例えばアルミダイカスト製からなり、略Ｌ字形断面に形成されてその下面から背面に亘って複数枚の放熱フィン２０ａが車幅方向に適宜等間隔に列設されている。

このヒートシンク部材２０は、前記光源１０，リフレクタ１１および投影レンズ１２を集約的に配置する基台を兼ねて、前記光源１０で発生した熱を放熱するもので、前記Ｌ字形断面の略水平部の上面は平坦に形成されて、前記半導体型光源１０の取付面２１とリフレクタ１１の取付面２２とが形成されている。

前記半導体型光源１０は、この取付面２１に発光部１０ａを上向きにしてその発光中心が前記リフレクタ１１の第１焦点Ｆ１の位置またはその近傍の位置となる定位置に略水平に固定配置され、従って、この取付面２１は、リフレクタ１１の取付面２２に対して、前記半導体型光源１０の発光中心をレンズ光軸Ｚ１上に採り得る深さに一段低く有段成形されている。なお、図１，図２中、符号１０ｂは半導体型光源１０の端子を示している。

一方、前記リフレクタ１１は、前記取付面２２に半導体型光源１０の上方および後方を覆ってビス１３により締結固定され、この取付面２２を含むヒートシンク部材２０の一般上面は、前記レンズ光軸Ｚ１上に略整合する平坦面として形成されている。

本実施形態では、前記ヒートシンク部材２０の一般上面の前端縁はシェード２３を構成しており、このシェード２３は、前記半導体型光源１０から射出されてリフレクタ１１の反射面１１ａで反射された反射光の一部を遮断して、残りの反射光でカットオフラインを有する所定の配光パターン、例えば、すれ違い用配光パターン（ロービーム）を形成するものである。

また、前記ヒートシンク部材２０の一般上面の前記シェード２３の後方平坦面は、前記リフレクタ１１の反射面１１ａを第１反射面とした場合に、該第１反射面１１ａで前記シェード２３よりも灯具後方位置に反射された反射光を、投影レンズ１２の上方部分に向けて前方斜め上向き方向に反射させる第２反射面２４として形成されている。

一方、前記リフレクタ１１のフード部１１Ａの前端部上側部位には、前記半導体型光源１０から射出される光の一部を、前記シェード２３の直前位置に向けて反射させる第３反射面２５が形成されている。この第３反射面２５は、前記フード部１１Ａの前端部上側部位に、内側に向けて断面逆三角形状に突出する膨出部１１Ａ_１を形成することにより、その内側の後方の前傾した斜面で形成される。

また、前記シェード２３の直前部位には、前記第３反射面で反射された反射光を、投影レンズ１２の上側部に向けて反射させる第４反射面２６が形成されている。この第４反射面２６は斜め下方に傾斜した傾斜面として形成され、これらの第３，第４反射面２５，２６は、前記ロービーム配光パターンよりも上方位置に配光パターンを形成するオーバーヘッドサイン用の反射面を構成するものである。

前記ヒートシンク部材２０側の第２反射面２４および第４反射面２６は、該ヒートシンク部材２０を構成するアルミダイカストの研削面を研磨加工により鏡面仕上げすることによって容易に得られる。

ここで、前記投影レンズ１２は、その周縁部をレンズホルダー３０に抱持固定して、前記光源ユニット１の基台となるヒートシンク部材２０に取付けられるが、このレンズホルダー３０は該ヒートシンク部材２０と一体成形されている。

前記レンズホルダー３０は、前記投影レンズ１２の周縁フランジ部１２ａが嵌合する環状溝３１ａが形成されたリング状のホルダー部３１と、該ホルダー部３１と前記ヒートシンク部材２０とを連結する複数本の連結アーム部３２と、を備えている。

前記ホルダー部３１の環状溝３１ａは、図５に示すように該ホルダー部３１の前端内周に段付き溝として形成され、前記投影レンズ１２の周縁フランジ部１２ａが、前記段付き溝３１ａと、ホルダー部３１の前端面に止着されたリテーナリング３３と、で挟持固定されている。

リテーナリング３３は、適宜の合成樹脂材、あるいはアルミ合金等の軽量金属材で形成され、例えば、ホルダー部３１の前端面に突設した複数本の止着ピン３１ｂをかしめて、該ホルダー部３１の前端面に止着することができる。

前記ホルダー部３１は、その左右側部の略中央部分で、前記ヒートシンク部材２０の前端から直状に延設された左右一対の連結アーム部３２に連設される。

本実施形態では、前記半導体光源１０，リフレクタ１１，投影レンズ１２が１組の光源ユニット１として構成され、その２組の光源ユニット１，１が前記１つのヒートシンク部材２０を基台として左右方向に併設されている。

そして、前記左右一対の光源ユニット１，１のリフレクタ１１，１１は、フード部１１Ａ，１１Ａの車幅方向内側の下縁部分で連結片１１Ｂにより一体に連設されている。

一方、レンズホルダー３０，３０は、それらのホルダー部３１，３１の周縁部の車幅方向内側の部分で一体に連設されて、丁度、眼鏡フレームの如き形状とされ、これらホルダー部３１，３１の連設中央部と、ヒートシンク部材２０の前端の車幅方向中央部とを１本の連結アーム部３２で連設して、左右ホルダー部３１，３１の車幅方向内側の連結アーム部３２として共用化されている。

また、前記ホルダー部３１，３１の連設に伴って、左右のリテーナリング３３，３３も、それらの周縁部の車幅方向内側の部分で一体に連設されている。

このように、１つのヒートシンク部材２０を基台として、２組の光源ユニット１，１を左右に併設して構成された灯具ユニット２は、該ヒートシンク部材２０と図外のランプハウジングとに跨って設けられたエイミングボルトとピボットとからなるエイミング機構により、前記灯室内に光軸調整可能に組付けられる。

以上の構成からなる本実施形態のヘッドランプにあっては、半導体型光源１０および該半導体型光源１０を覆うリフレクタ１１の周囲は、この半導体型光源１０の発熱によって昇温するが、該半導体型光源１０周りの熱はヒートシンク部材２０に伝達されて該ヒートシンク部材２０により効率的に放熱される。

一方、投影レンズ１２周りは前記半導体型光源１０の発光による輻射熱で、該投影レンズ１２周りも前記半導体型光源１０周りと同様に昇温するが、投影レンズ１２を抱持したレンズホルダー３０がヒートシンク部材２０と一体成形されているため、この投影レンズ１２周りの熱がレンズホルダー３０によりヒートシンク部材２０に良好に伝達され、該ヒートシンク部材２０により効率的に放熱される。

このように本実施形態の構造によれば、投影レンズ１２周りの昇熱もヒートシンク部材２０と一体成形されたレンズホルダー３０から該ヒートシンク部材３０に良好に熱伝達されて、該ヒートシンク部材３０により効率的に放熱されるため、半導体型光源１０周りとの温度差を殆んどなくすことができる。

この結果、投影レンズ１２周りの温度管理を徹底することができて、前記従来のような熱影響による投影レンズ１２と半導体型光源１０およびリフレクタ１１との微妙な位置ずれを生じることがなく、熱影響による配光性能の低下を回避することができる。

また、投影レンズ１２が前述のように軽量な合成樹脂レンズであっても、投影レンズ１２周りの熱をヒートシンク部材２０およびこれと一体成形されたレンズホルダー３０によって効率的に放熱できるため、該投影レンズ１２の熱影響による歪の発生を回避することができる。

そして、投影レンズ１２がヒートシンク部材２０と一体成形されたレンズホルダー３０に抱持固定されていることから、投影レンズ１２と半導体型光源１０とリフレクタ１１との組付け誤差による位置ずれも回避できるため、前述の放熱効果と相俟って配光性能を向上することができる。

ここで、特に本実施形態にあっては、前記レンズホルダー３０は、投影レンズ１２の周縁フランジ部１２ａが嵌合する環状溝３１ａが形成されたリング状のホルダー部３１と、該ホルダー部３１とヒートシンク部材２０とを連結する複数本の連結アーム部３２と、を備えていて、リフレクタ１１およびヒートシンク部材２０の各前端と、投影レンズ１２との間が開放空間とされているため、これら両者間で熱が籠ることがなく放熱性能をより一層高めることができる。

また、このような放熱上の効果とは別に、前記ホルダー部３１の環状溝３１ａが、該ホルダー部３１の前端内周に段付き溝として形成され、この段付き溝３１ａに灯具前方から投影レンズ１２の周縁フランジ部１２ａを嵌合係止し、その前面側をリテーナリング３３で押えて該リテーナリング３３をホルダー部３１の前端面に止着して固定するようにしているので、投影レンズ１２の組付け性を向上することができる。

更に、本実施形態では、１つのヒートシンク部材２０を基台として併設された左右一対の光源ユニット１，１は、それらのリフレクタ１１、およびレンズホルダー３０が、それぞれ一体に連設されているため、各光源ユニット１における投影レンズ１２と、半導体型光源１０およびリフレクタとの位置関係を一定に、即ち、位置ずれを生起することがなく組付け精度を高めることができて、これらの位置関係のバラツキに起因する左右光源ユニット１，１の配光パターンのカットオフラインの位置ずれを防止して、ロービーム配光パターンの配光性能を高めることができる。

なお、前記実施形態では、ヒートシンク部材２０の取付面２２の前端縁にシェード２３を形成したロービーム形成用の灯具ユニット２を例示したが、シェード２３の無いハイビーム形成用の灯具ユニット２とすることも勿論可能である。

また、前記実施形態では、車両用ヘッドランプを例に採って説明したが、リヤコンビネーションランプあるいはフォグランプに適用することもできる。

本発明の一実施形態における灯具ユニットを示す斜視図。図１に示した灯具ユニットの平面図。図１に示した灯具ユニットの側面図。図１に示した灯具ユニットの正面図。図４のＡ−Ａ線に沿う断面図。

符号の説明

１光源ユニット
２灯具ユニット
１０半導体型光源（光源）
１１リフレクタ
１１ａ反射面
１２投影レンズ
２０ヒートシンク部材
２１光源用の取付面
２２リフレクタ用の取付面
２３シェード
３０レンズホルダー
３１ホルダー部
３１ａ環状溝
３２連結アーム部
３３リテーナリング

Claims

光源と、該光源の出射光の一部を灯具前方に向けて反射するリフレクタと、前記光源の直射光およびリフレクタによる反射光を集光して灯具前方に照射する投影レンズと、これら光源とリフレクタおよび投影レンズ等の光学系部材を集約的に配置したヒートシンク部材と、を備え、
前記光源およびリフレクタは、前記ヒートシンク部材に形成された所定の取付面上にそれぞれ固定配置されている一方、
前記投影レンズは、その周縁部がレンズホルダーに抱持固定され、該レンズホルダーが前記ヒートシンク部材と一体成形されていることを特徴とする車両用灯具。
前記レンズホルダーは、前記投影レンズの周縁フランジ部が嵌合する環状溝が形成されたリング状のホルダー部と、該ホルダー部と前記ヒートシンク部材とを連結する複数本の連結アーム部と、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。
前記ホルダー部の環状溝が、該ホルダー部の前端内周に段付き溝として形成され、前記投影レンズの周縁フランジ部が、前記段付き溝と、ホルダー部の前端面に止着されたソテーナリングと、で挟持固定されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
前記光源と、リフレクタと、投影レンズが１組の光源ユニットとして、その複数ユニットが前記１つのヒートシンク部材に併設され、各光源ユニットにおけるリフレクタ、およびレンズホルダーのホルダー部がそれぞれ一体に連設されていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用灯具。