JP2014149981A - 車両用灯具 - Google Patents
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Abstract
【課題】前照灯内の前記樹脂製部材が太陽光により、溶融等の劣化を受けないようにする。
【解決手段】発光ダイオード12と、投影レンズ14と、エクステンション16やシェード10などの樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具の前記樹脂製部材に高熱伝導性素材製シート11を接合して、太陽光の熱エネルギを前記シート11中に拡散させる。これにより太陽光が前記シート内を拡散して単位面積当たりの赤外線のエネルギ量を減少させた後に、前記樹脂製部材に伝達されるため、前記部材の溶融等を防止できる。
【選択図】図1
【解決手段】発光ダイオード12と、投影レンズ14と、エクステンション16やシェード10などの樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具の前記樹脂製部材に高熱伝導性素材製シート11を接合して、太陽光の熱エネルギを前記シート11中に拡散させる。これにより太陽光が前記シート内を拡散して単位面積当たりの赤外線のエネルギ量を減少させた後に、前記樹脂製部材に伝達されるため、前記部材の溶融等を防止できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両用灯具に関し、より詳細には、エクステンションやシェードなどの灯具部材を耐熱性が十分でない樹脂で成形する際に生じる前記部材の太陽光集光による溶融を回避できる車両用灯具に関する。
車両用灯具、特に前照灯は、通常ランプボデイと該ランプボデイの開口を閉塞するアウターカバーとによって構成された外筐内に、光源としての発光ダイオードや、リフレクタ、エクステンション(レンズホルダー)および投影レンズ、さらにシェードなどが配置されている。
このような車両用灯具は、例えば、発光ダイオードから出射された光がリフレクターによって投影レンズ焦点(リフレクターの第2焦点)に集光するように反射され、前記焦点にはカットオフライン形成用のシェードが配置され、投影レンズによって所定のカットオフラインをもつ配光が投影(形成)されるように構成されている。
光源として発光ダイオードが用いられた前記車両用灯具においては、発光ダイオードから出射された光が熱を含有しないため、集光される焦点に位置するシェードを熱の影響を考慮する必要の少ない樹脂材料によって形成する場合が多い。従って、光源として発光ダイオードが用いられた車両用灯具にあっては、部品点数の削減をも考慮してシェードやエクステンションが樹脂材料によって一体に形成されることが多い(特許文献1および特許文献2)。
これらのシェードやエクステンションは、ポリエチレンテレフタレート−ポリブチレンテレフタレート(PET−PBT)、ポリカーボネート(PC)、PC−HTおよびPBTなどの透明度のある樹脂に、カーボンブラック等を添加して黒色の樹脂材料としている。しかしカーボンは赤外線を吸収して、材料温度を上昇させてしまう。
前記構成から成る車両用灯具の内部には太陽光が入射する可能性がある。例えば、車両の走行中や停車中に偶然に車両用灯具の光軸と太陽光の進行方向が一致した状態になると、太陽光が発光ダイオードから出射した光の経路と反対方向の経路を通って車両用灯具の内部に入射し、投影レンズの焦点に一致したシェードの前端に集光するおそれがある。
さらに、出射光の経路とは別に、太陽光の入射角によっては、シェードやエクステンションなどの樹脂製部材に太陽光が照射(集光)することがある。このような太陽光の集光や照射が生じてしまうと、上記したように、シェードがカーボンを含む樹脂材料によって形成されているため、太陽光、特にその中の赤外線がピンポイントで前記樹脂製部材に吸収され、該赤外線の熱によってシェードの集光ポイントの溶融や塗装の剥がれと言った不具合を生じるおそれがある(特許文献3)。
本発明は、前記した従来技術の問題点および発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、樹脂製部材を有する車両用灯具、特に前照灯内の前記樹脂製部材が太陽光により、溶融等の劣化を受けないようにすることにある。
前記目的を達成するために、請求項1に係る車両用灯具においては、少なくとも光源である発光素子と前記光源光を前方に配光する配光制御部材である投影レンズと、該投影レンズの後方焦点付近、または該投影レンズの周囲に配置された樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具において、前記樹脂製部材の少なくとも、前記灯室内に入射した太陽光が前記投影レンズを介して集光するおそれのある部位を含む面に、高熱伝導性素材製シートを設置する。
例えばこの車両用灯具を備える車両の走行中や停車中に、太陽光がエクステンションやシェード等の樹脂製部材にピンポイントで照射しても、太陽光が前記樹脂製部材に接触する前に前記高熱伝導性素材製シート内を拡散し、その後、前記樹脂製部材に接触する。したがって、ピンポイントで前記高熱伝導性素材製シートの集光部位に照射した太陽光、特に赤外線の単位面積当たりの強度が大幅に減少した後、前記樹脂製部材に接触するため、前記樹脂製部材の溶融を生じさせることはなくなる。
請求項2では、請求項1の車両用灯具の樹脂製部材が、投影レンズの下側に配置されたエクステンションであり、その上面に高熱伝導性素材製シートが位置している。
これにより、エクステンションの上面方向に向けて太陽光が照射されても、該エクステンションの上面に位置する前記高熱伝導性素材製シートが太陽光の熱を吸収しかつ拡散させて、エクステンションには強度が弱められた太陽光のエネルギしか到達しないため、エクステンションが過度に加熱されず、溶融が防止できる。
請求項3では、請求項1の車両用灯具の樹脂製部材が、投影レンズの後方に配置されたシェードであり、その上面に高熱伝導性素材製シートが位置している。
これにより、シェードの上面方向に向けて太陽光が照射されても、該シェードの上面に位置する前記高熱伝導性素材製シートが太陽光の熱を吸収しかつ拡散させて、シェードには、強度が弱められた太陽光のエネルギしか到達しないため、シェードが過度に加熱されず、溶融が防止できる。
請求項4では、前記高熱伝導性素材製シートが、黒鉛製である。黒鉛は、単層構造の黒鉛単位層が多数積層した構造を有している。したがって前記単位層は均一構造であり、シートの面方向には熱伝導が起こりやすいのに対し、シートの積層(厚み)方向は、均一構造ではなく、熱伝導性は低下している。そのため、前記樹脂製部材にピンポイントで照射された太陽光は面方向に優先的に拡散し、単位面積当たりの太陽光の強度が低下した後に、前記高熱伝導性素材製シートに伝達されるため、前記樹脂製部材の溶融を生じさせることはなくなる。
請求項5では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が10〜200W/m・Kである。特にこの熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止が達成できる。
請求項6では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が120〜1500W/m・Kである。この熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止がより確実に達成できる。
請求項4では、前記高熱伝導性素材製シートが、黒鉛製である。黒鉛は、単層構造の黒鉛単位層が多数積層した構造を有している。したがって前記単位層は均一構造であり、シートの面方向には熱伝導が起こりやすいのに対し、シートの積層(厚み)方向は、均一構造ではなく、熱伝導性は低下している。そのため、前記樹脂製部材にピンポイントで照射された太陽光は面方向に優先的に拡散し、単位面積当たりの太陽光の強度が低下した後に、前記高熱伝導性素材製シートに伝達されるため、前記樹脂製部材の溶融を生じさせることはなくなる。
請求項5では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が10〜200W/m・Kである。特にこの熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止が達成できる。
請求項6では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が120〜1500W/m・Kである。この熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止がより確実に達成できる。
以下、本発明の実施の形態を図示の実施態様に基づいて説明する。
図示の通り、車両用前照灯1は、前方に開口するランプボデイ2と該ランプボデイ2の前端部に取り付けられた透明なアウターカバー3とによって構成され、その内部にランプユニット4を有する灯室5が形成されている。
ランプボデイ2の後部内面には、上部の左右一対のピボット結合6および下部のレベリング用モータ7から成る光軸調整機構8が設置されている。該光軸調整機構8には、板状の金属製取付部9が接続され、該取付部9には、前部上面がすり鉢状に下向きに湾曲した樹脂製のシェード(兼レンズホルダ)10が一体成形により結合されている。このシェード10の上面全体には、厚み0.02〜1.0mmで、材質が黒鉛(グラファイト)である高熱伝導性素材製シート11が溶着や接着剤により接合されている。
発明の高熱伝導性素材製シート11、前記以外に、熱伝導率が比較的高い金属製シートや樹脂製シートの材料も使用可能であるが、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より十分大きい黒鉛の使用が望ましい。具体的な黒鉛製高熱伝導性素材製シートの製品名(グラフテック社)、グレード、熱伝導率および厚みを図2および図3に纏める。図2および図3から、黒鉛製シートの面方向の熱伝導率が120〜1500W/m・Kで、厚み方向の熱伝導率が2.8〜16W/m・Kであり、面方向の十分な太陽光の熱エネルギ拡散が可能になる。
前記シェード10の後部上面には、LEDなどから成る発光ダイオード12が上方に向けて配置され、該発光ダイオード12の上方には、該発光ダイオード12配置点を第1焦点とする楕円形状のリフレクタ13が配置されている。
前記シェード(レンズホルダ)10には、リフレクタ13の第2焦点位置に対応する上面前端15が形成され、該シェード(レンズホルダ)10の湾曲部の前端には、配光制御部材である投影レンズ14が、その焦点が前記シェード10のカットオフライン形成用の上面前端15に一致するように配置されている。
投影レンズ14の周りには、レンズ14とランプボディ2間の隙間を塞ぐ化粧部材である環状のエクステンション16が配置されている。エクステンション16も、前述したシェード10と同様に、樹脂製の基材で構成されるとともに、基材表面における、投影レンズ14を取り囲む領域に高熱伝導性素材製シート11が溶着や接着剤により接合されている。
前記ランプユニット4は、前記発光ダイオード12、リフレクタ13、シェード(兼レンズホルダ)10、投影レンズ14およびエクステンション16を一体化した投射型ランプユニットとして構成されている。
前述の構成から成る車両用灯具、特に車両用前照灯では、発光ダイオード12から出射した光は、リフレクタ13で反射し、投影レンズ14およびアウターカバー3を透過されて前方へ照射される。即ち、投射型ランプユニット4によって、シェード10の上面前端14に対応する所定のカットラインをもつすれ違いビーム用の配光が形成される。
日中には、車両は太陽光の照射を受け、季節や時間に応じた角度で、太陽光が車両用前照灯などの車両用灯具の灯室5に入射する。図示の実線矢印Aで示すようにかなり高い角度で太陽光が投影レンズ14に入射すると、投影レンズ14の後面で内面反射し、レンズ14の前面から下方に向けて出射し、レンズ14前方のエクステンション16の表面所定位置に集光する。
しかし、太陽光が集光するエクステンション16の上面は、高熱伝導性素材製シート11が位置するため、照射された太陽光の熱エネルギは、前記高熱伝導性素材製シート11内を拡散した後、エクステンション16の基材に到達するため、前記エクステンション16の温度が過度に上昇することがない。
また図示の点線矢印Bで示すように、発光ダイオード12から出射する光の経路と反対方向の経路で太陽光が入射すると、太陽光はシェード10の上面前端15に集光される。このときシェード10の上面に前記した高熱伝導性素材製シート11が位置していると、同様に前記シェード10の温度が過度に上昇することがない。
[実施例1]
市販の車両用エクステンション(DuPont社製VALOX 2000DM)の一面に、厚み0.25μmの高熱伝導性素材製シート(グラフテック社製の放熱用黒鉛シートであるeGRAF SPREADRSHIELD SS400、図2参照)を接着剤を使用して接合して、テストピースとした。
市販の車両用エクステンション(DuPont社製VALOX 2000DM)の一面に、厚み0.25μmの高熱伝導性素材製シート(グラフテック社製の放熱用黒鉛シートであるeGRAF SPREADRSHIELD SS400、図2参照)を接着剤を使用して接合して、テストピースとした。
このテストピースを冶具を使用して、試験台に固定し、擬似太陽光発生機を使用して、前記テストピースのシート接合面に、照射量が1000W/m2となるように擬似太陽光を照射した。雰囲気温度は、28.7℃であった。
10分後に、放射係数1のサーモグラフを使用して、前記テストピースの表面温度を測定したところ、50℃であり、外観上の変化は観察できなかった。
[比較例1]
実地例1の市販の車両用エクステンションに高熱伝導性素材製シートを接合せず、そのまま実施例1と同じ条件で擬似太陽光を照射した。10分後に、同じサーモグラフを使用して、表面温度を測定したところ、168℃であり、表面が溶融し変形が生じていた。
実地例1の市販の車両用エクステンションに高熱伝導性素材製シートを接合せず、そのまま実施例1と同じ条件で擬似太陽光を照射した。10分後に、同じサーモグラフを使用して、表面温度を測定したところ、168℃であり、表面が溶融し変形が生じていた。
なお、本実施例では、シェード10の上面全体、エクステンション16の投影レンズ14を取り囲む領域全体に、高熱伝導性素材製シート11がそれぞれ接合一体化されているが、シェード10における上面前端15近傍領域や、エクステンション16における投影レンズ13の下方領域のように、灯室5内に入射した太陽光が投影レン14を介して集光するおそれのある一部の領域だけに、高熱伝導性素材製シート11を接合してもよい。
また、シェード10やエクステンション16の表面所定領域に高熱伝導性素材製シート11を設ける方法としては、前述の溶着や接着以外に、例えば、シェード10やエクステンション15を成形するための金型内に、予め高熱伝導性素材製シート11をインサートした状態で、シェード10やエクステンション16を成形、いわゆるインサート成形する方法が考えられる。
また、シェード10やエクステンション16の表面所定領域に高熱伝導性素材製シート11を設ける方法としては、前述の溶着や接着以外に、例えば、シェード10やエクステンション15を成形するための金型内に、予め高熱伝導性素材製シート11をインサートした状態で、シェード10やエクステンション16を成形、いわゆるインサート成形する方法が考えられる。
1 車両用前照灯
2 ランプボデイ
3 アウターカバー
4 ランプユニット
5 灯室
6 ピボット結合
7 レベリング機構
8 光軸調整機構
9 取付部
10 シェード(兼レンズホルダ)
11 高熱伝導性素材製シート
12 発光ダイオード
13 リフレクタ
14 投影レンズ
15 シェードの上面前端
16 エクステンション
2 ランプボデイ
3 アウターカバー
4 ランプユニット
5 灯室
6 ピボット結合
7 レベリング機構
8 光軸調整機構
9 取付部
10 シェード(兼レンズホルダ)
11 高熱伝導性素材製シート
12 発光ダイオード
13 リフレクタ
14 投影レンズ
15 シェードの上面前端
16 エクステンション
Claims (6)
- 少なくとも光源である発光素子と前記光源光を前方に配光する配光制御部材である投影レンズと、該投影レンズの後方焦点付近、または該投影レンズの周囲に配置された樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具において、
前記樹脂製部材の少なくとも、前記灯室内に入射した太陽光が前記投影レンズを介して集光するおそれのある部位を含む面に、高熱伝導性素材製シートを設置したことを特徴とする車両用灯具。 - 前記高熱伝導性素材製シートが、前記投影レンズの下側に延在するエクステンションの上面に位置していることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
- 前記高熱伝導性素材製シートが、前記投影レンズの後方に配置されたシェードの上面に位置し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。
- 前記高熱伝導性素材製シートが、黒鉛製である請求項1から3までのいずれか1項に記載の車両用灯具。
- 前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が10〜200W/m・Kである請求項1から4までのいずれか1項に記載の車両用灯具。
- 前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が120〜1500W/m・Kである請求項5に記載の車両用灯具。
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---|---|---|---|---|
JP2017168414A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 三菱電機株式会社 | すれ違い灯用光源モジュールおよび車載前照灯 |
JP2018116868A (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 市光工業株式会社 | 車両用前照灯 |
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- 2013-02-01 JP JP2013018299A patent/JP2014149981A/ja active Pending
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