JP2015008138A - 自動車用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車用の照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置（５）は、透光性のカバープレート（１５）によって密封される出光開口部（１９）とハウジング（１７）内に配置される少なくとも１つのライトモジュール（７）とを有するハウジング（１７）を含む。カバープレート（１５）の周縁領域（２１）は暗く着色される。照明装置（５）の寿命を延ばすために、カバープレート（１５）は熱可塑性で透光性のプラスチック材料で製造され、前記プラスチック材料は周縁領域（２１）において赤外線を透過する顔料（３０）によって暗く着色されることが提案される。
【選択図】図１

Description

本発明は、透光性のカバープレートによって密封される出光開口部を有するハウジングと、ハウジング内に配置される少なくとも１つのライトモジュールとを含む自動車用照明装置に関し、前記カバープレートの周縁領域は暗く着色される。さらに本発明は、自動車用照明装置のハウジングの出光開口部を密封するためのカバープレートに関する。カバープレートは中央の透明な透光性領域とこれを少なくとも部分的に取り囲む暗く着色された周縁領域とを含む。

従来技術による自動車用の各種の照明装置が知られている。これらはヘッドライトとしてまたはその他ライトとして形成されている。ヘッドライトは、車両の前部領域に配置され、他の道路利用者に対する車両の視認性によって交通安全に利用されると共に、例えばロービーム分布、ハイビーム分布、フォグライト分布の形において、および例えば静的または動的なカーブライト、悪天候ライト、タウンライト、地方道ライト、高速道路ライトのような一定の周囲状況および／または走行状況に適合可能に適応する光分布の形において、特に車両前方の車道領域の照明に利用される。その他ライトは、車両の前方領域または後方領域または側方に配置され、特に他の道路利用者に対する車両の視認性、および他の道路利用者への現在のまたは直近の一定の走行状態の情報伝達に役立つ。その他ライトは独立したハウジングに配置することができる。しかし各種のその他ライトは１つの共通のハウジングに、例えばテールライトの形にまとめることもできる。さらに、その他ライトをヘッドライトのハウジング内に一体化することも可能である。その他ライトは、例えば日中走行用ライト、位置標示ライト、パーキングライト、サイドライト、ウインカライト、テールライト、ブレーキライト、リアフォグライトの形成に利用される。

照明装置はハウジング内に少なくとも１つのライトモジュールを含む。ライトモジュールは、光を放射するために、例えば白熱ランプ、ガス放電ランプ、あるいは１つまたは複数の半導体光源の形による少なくとも１つの光源を含む。放射光の色は所定の光機能に基づいて、白色、黄色／オレンジ色、または赤色とすることができる。さらに、ライトモジュールは、放射光を集束するための少なくとも１つの一次光学系を含む。一次光学系は、例えば光を通常の鏡像を用いて反射し、かつそれによって集束する反射鏡として形成することができる。しかし一次光学系は、ガラス材料またはプラスチック材料から成る透光体を含む補助光学系として含むことも可能であり、その場合、光の集束は物体に入るおよび／または物体から出る際の屈折によって、および／または物体の外側境界面における全反射によって行われる。

照明装置は例えば反射原理に基づいて作動し、光源から放射される光は照明装置の望ましい光分布を生成するために、主として反射鏡として形成される一次光学系によって、車両の前の車道へ反射される。しかし特にヘッドライトは、投射原理に基づいて作動させることも可能であり、光源から放射される光は、主として補助光学系として形成された一次光学系によって集束された後に、望ましい光分布を生成するために、二次光学系によって車両の前の車道へ結像される。二次光学系は、例えば集光レンズとして、または反射鏡として形成することができる。投射モジュールが減光された光分布の生成のために備えられる場合、一次光学系と二次光学系の間の光路に、基本的に水平に延びる遮光エッジを有する遮光配列が配置され、前記遮光エッジは集束された光の一部を暗くし、それによって得られる光分布の明暗境界を生成する。

照明装置の実際に光を放射するユニットはライトモジュールによって構成される。ライトモジュールは少なくとも１つの光源と、一次光学系と、存在するならば二次光学系と、減光された光分布を生成するための遮光配列とを含む。ライトモジュールは、単独で、あるいは１つまたは複数の他のライトモジュールおよび／または照明モジュールと共に、照明装置のハウジング内に配置される。その場合、望ましい光分布は単一のライトモジュールによって、しかしまたは共同作用する複数のライトモジュールによって、およびこれらからそれぞれ放射される部分光分布の重なりによって生成される。

ライトモジュールの周りに、照明装置のハウジング内でしばしば、外側からカバープレートを通して見えるハウジング内部のライトモジュール近くの領域を覆うプラスチック製のカバーフレームが配置される。カバーフレームは、特にスイッチが切られている状態において、視覚的にできる限りよい印象を与える照明装置内部のデザインに寄与する。

照明装置は、主としてプラスチックで製造されるハウジングを含む。ハウジングは、これを通して光が照明装置から出ることができる、ガラス製またはプラスチック製の透光性のカバープレートによって密封される出光開口部を備える。カバープレートは、透過する光を特に水平方向に散乱させるために、少なくとも部分的に光学的に作用する要素（例えばプリズム、円筒レンズ等）を備えることができる（いわゆる散乱プレート）。しかしカバープレートは、このような光学的に作用する要素なしに形成することも可能である（いわゆる透明プレート）。カバープレートは外側に引っかき抵抗性被覆と、内側に水蒸気凝縮を防ぐために付加的な防曇被覆を備えることができることが知られている。

カバープレートは、基本的に平らなまたは場合によって僅かに湾曲した中央出光面と、その外側に続く主として光が透過しない周縁領域を備える。通常、周縁領域は中央出光面に対して後方へ曲げられる。曲げられた周縁領域の後縁に沿って、カバープレートは照明装置のハウジングに固定され、主としてアスファルト系接着剤を用いて接着される。周縁領域は、照明装置のカバープレートがハウジングに固定されている領域を外側から覗き見られることを防ぐために主として暗く、主として黒く着色される。加えて、暗い着色はデザイン的な理由からも有利である。暗い着色によって、照明装置から放射される光の周縁領域における制御できない、意図しない、不快感を与える反射を防ぐことができる。暗く着色される領域は、艶消し表面または光沢表面を備えることができる。着色のために、従来技術においては、例えば製造の際に当該周縁領域に対してプラスチックに混ぜ合わされる主としてカーボンブラック粒子またはその他の炭素粒子が使用されている。

太陽照射によって、カバープレートを通して太陽光が照明装置の内部に達し、暗い周縁領域の内側に当る可能性がある。カーボンブラック粒子またはその他の炭素粒子は、太陽光に含まれる（赤外線波長領域における）熱を極めてよく吸収するので、太陽照射によって、照らされた周縁領域の過度の加熱、周縁領域における温度による材料応力、その結果としての材料疲労、さらには照らされた周縁領域の損傷（例えば変形および／または熔融）が発生する可能性がある。この作用は、入射する太陽光が周縁領域に達する前にライトモジュールの部品によって、例えば集束によって強められることによってさらに強められる可能性がある。すなわち例えば、太陽光がライトモジュールの二次光学系、特に投射レンズによって集束され、集束された光が周縁領域の小さな面に当り、その面に損傷を与えることが発生する（いわゆるバーニングレンズ作用）。

照明装置の運転中に生成される熱による温度依存性の損傷を防ぐために、国際特許０３／０９９９３９Ａ１から、照明装置のハウジングは赤外線を透過させるプラスチック材料によって製造することが知られている。この材料は暗く着色された赤外線透過性ポリマによって構成され、このポリマは近赤外線波長領域および中赤外線波長領域において光線の一部のみを吸収する。残りの光線はハウジングによって透過され、それによってヘッドライトハウジングの加熱が減じられる。

さらに、独国特許２０２０１２００５５４８Ｕ１から、例えばカバーフレームのような照明装置内に配置された暗く着色された部品は、部品における温度依存性の問題を回避するために、光線透過性のプラスチックによって製造されることが知られる。すなわちエネルギに富む赤外光線は大部分が暗く着色された部品によって透過される。

国際特許０３／０９９９３９Ａ１ 独国特許２０２０１２００５５４８Ｕ１

本発明の課題は、照明装置のカバープレートにおける、特に暗く着色されたカバープレートの周縁領域における太陽光線に基づく機能上の損傷を防止することである。その場合、照明装置の外観は可能な限り変更されず、特にそのために追加の部品または装置を必要としないことが望まれる。

この課題を解決するために、冒頭で述べた種類の照明装置から出発して、周縁領域が赤外線を透過させる顔料によって暗く着色される熱可塑性で透光性のプラスチック材料から成るカバープレートを製作することが提案される。

これは、本発明に係る照明装置の外観、特にカバープレートの外側周縁領域の外観は、周知の照明装置もしくはカバープレートに比べて変化していないことを意味する。しかし同時に、太陽による直接的または間接的照射において、カバープレートの周縁領域に当るエネルギに富む赤外線成分は大部分が吸収されずに、すなわち熱に変換されずに透過する。

したがって、カバープレート、特に暗く着色された周縁領域における温度に依存する応力の発生は回避され、かつそれによって引き起こされる、例えば周縁領域部分の変形または熔融によるカバープレートの機能的な損傷は防止される。同じ作用は、ライトモジュールの光源から放射される光線であって、照明装置またはライトモジュールの部品において無制御に反射される光線、および光線に含まれる赤外線成分によって生じる可能性もある。これは、特に、光源によって生成される光が、例えば白熱ランプおよび／またはガス放電ランプのように比較的多い赤外線成分を備えている場合が該当する。

カバープレートの熱可塑性プラスチック材料は主として、例えばマクロロン（登録商標）またはアペック（登録商標）の商品名でバイエル社から提供、販売されているポリカーボネートである。このプラスチックはガラスと同様に良好な光透過率を備える。本発明に係る照明装置のカバープレートの製造において、このプラスチックに、周縁領域に対して、必要に応じて赤外線透過性で彩色性の（主として暗い、特に黒い）適当な顔料を混合することが可能であり、前記顔料は必要条件を満たす。

本発明の有利な別形態に基づいて、顔料の赤外線透過率は少なくとも５０％、特に少なくとも７０％、特に好ましくは少なくとも９０％であることが提案される。カバープレートの周縁領域のこのような赤外線透過率によって、太陽光または無制御に散乱するライトモジュールの光によって照射される周縁領域は、カバープレートの中央部の光透過領域に比べて極く僅かに加熱され、それによってカバープレート内の温度に依存する応力が明らかに減少することが達成される。

本発明の優先的な実施形態に基づいて、本発明に係る照明装置のカバープレートは、主として照明装置が組立てられた状態においてカバープレートの外側にある表面に塗布される引っかき抵抗性被覆を備える。引っかき抵抗性被覆は透明であり、太陽光線によって、またはライトモジュールの透過光によってほとんど黄変しないかまたは全く黄変しない。引っかき抵抗性被覆は、主として超硬プラスチックラッカ、特にシリコンラッカである。引っかき抵抗性被覆は、以下の、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社のＰＨＣ５８７（またはさらに改良されたＰＨＣ５８７Ｃ）タイプ、またはＡＳ４７００タイプの被覆である場合が特に優先される。同様に、例えばレッドスポット社のＵＶＴ２００タイプまたはＵＶＴ６１０タイプの被覆が適している。引っかき抵抗性被覆は好ましくは付加的な紫外線保護も可能にする。

引っかき抵抗性被覆は、例えば走行時に衝突する砂粒による、または洗車設備の回転ブラシによる損傷からカバープレートの表面を保護することに役立つ。これは、砂粒またはごみ粒による引っかき傷または艶消しが、他の道路利用者に対するライトモジュールの透過光の故意でない不快感を与える散乱をもたらす可能性があるので、安全面の問題にも関わっている。引っかき抵抗性被覆がない場合、時間が経つに連れてカバープレートの表面から顕微鏡的な小さい細片が抜け出す可能性があり、または材料を徐々に曇らせることになる顕微鏡的な小さいクレータが形成される可能性がある。しかしまた、カバープレートにおける温度依存性の応力によって、引っかき抵抗性被覆がひび割れ、続いてさらに少なくとも部分的に剥離する可能性さえもある。本発明によってカバープレートにおける温度依存性の応力は避けられ、かつそれによってカバープレートの引っかき抵抗性被覆のひび割れもしくは剥離は防止される。それによって照明装置の寿命は明らかに延長される。

本発明の別の特徴と利点は以下の説明と添付図によって与えられる。それぞれ模式的な形状で示されている。

図１は、太陽光線がさし込む縦断面における本発明に係る照明装置を示す。 図２は、別の太陽光線がさし込む縦断面における本発明に係る照明装置を示す。 図３は、斜め前から見た斜視図による図１または図２の照明装置を示す。 図４は、図３の照明装置のカバープレートの外観を詳細に示す。

図１に縦断面において示した本発明に係る自動車用の照明装置５はヘッドライトとして形成される。図３は正面から見た斜視図において照明装置５を示す。ヘッドライト５は、主としてプラスチックによって製造されるハウジング１７を含む。ハウジング１７の内部に、その全体が符号７で表されるライトモジュールが配置される。照明装置５は複数のライトモジュール７を含むことも可能であり（図３参照）、その場合、例えばロービーム、ハイビーム、またはフォグライトのような、へッドライト機能の他に、例えばウインカライト、日中走行用ライト、位置標示ライト等のようなその他ライト機能も照明装置５に一体化することが可能である。

ライトモジュール７は反射鏡１０として形成される一次光学系を備える。反射鏡１０は好ましくは楕円体形状または楕円体形状に類似の自由形状を備える。その可能な焦点に光源１２が配置される。反射鏡１０は光源１２から放射される光を集束させる。図１に示した光源１２はハロゲンランプを表している。しかし光源１２は少なくとも１つの半導体光源（例えば少なくとも１つの発光ダイオード、ＬＥＤ）としても、またはガス放電ランプとしても形成することができる。反射鏡１０はプラスチックまたは金属で製作することができる。反射鏡は支持具１４に配置され、かつ適応性のある光分布を生成するために水平方向および／または垂直方向に調整可能にハウジング１７内に取り付けることができる。しかし、示した例において支持具１４は照明装置５のハウジング１７内に固定して接続されている。

出光方向１６に反射鏡１０の後ろに、かつ反射鏡から距離を置いて、反射鏡１０によって反射された光の光路内に、投射光学系が集光レンズまたは投射レンズ１８の形状で配置される。すなわちライトモジュール７はいわゆる投射モジュールとして形成され、前記投射レンズ１８は反射鏡１０によって集束された光の少なくとも一部を、希望する光分布を車両の前の車道に生成するために投射する。投射レンズ１８は、主として金属で製造される支持フレーム２０を介して反射鏡１０の前縁に、およびそれによって残余のライトモジュール７に固定される。

投射モジュール７の内部に、減光された光分布、例えばロービームライトまたはフォグライトを生成するために使用される遮光装置配列２４を備えることができる。その場合、遮光装置２４の上辺は集光レンズ１８によって明暗境界として車両の前の車道へ投射される。遮光装置２４は、遮光されなければ光分布において明暗境界の上方の領域に達するはずの反射鏡１０によって反射された光を遮る。遮光装置配列２４は光の光路内に出し入れして動かすことができる。この方法において、光分布をロービームライトとハイビームライトの間で切替えることができる。

投射モジュール７の外側円周の周りに、特に集光レンズ１８の外側円周に沿って、少なくとも１つのカバーフレーム２２が配置され、その結果、ライトモジュール７とハウジング内部の間の間隙または間隔が覆われ、かつ外側から見てハウジング１７の内部は見えなくなる。カバーフレーム２２は、その形態（形、色、表面性質等）によって、特に光源１２のスイッチが切られた際の、照明装置５の美的印象とそれと共にデザインとを決定する。

ハウジング７は出光方向１６に、透光性のカバープレート１５によって密封された出光開口部１９を備える。カバープレート１５は主としてプラスチックによって構成され、かつ光学的に作用する要素、特に散乱要素を設けて、または設けずに形成することができる。

その他に、照明装置５を組み立てた状態において、カバープレート１５の外側の表面には引っかき抵抗性被覆２３が塗布される。引っかき抵抗性被覆２３は透明であり、主として超硬プラスチックラッカである。引っかき抵抗性被覆２３は、カバープレート１５の表面を、例えば走行の際に衝突する砂粒による、または洗車設備の部分的に汚れたブラシによる損傷から保護するために役立つ。

さらに、カバープレート１５は暗い、特に黒く着色された周縁領域２１を備える。その場合、暗い周縁領域２１を含めてカバープレート１５全体が同じプラスチック材料から製造されることが考えられる。しかし、カバープレート１５の材料は周縁領域２１において、残りのカバープレート１５とは別のプラスチック材料によって構成されることも考えられる。この場合、カバープレート１５はいわゆる２成分方法を用いて製造することができる。カバープレート１５の暗い周縁領域２１は、例えば意図しない、かつ不快感を与える光反射を防ぐことができる。照明装置５全体のデザインも暗い周縁領域２１によって改善される。

照明装置５の出光開口部１９に対する相対的な太陽の位置に応じて、走行している自動車においても止まっている自動車においても、特にエネルギの強い赤外（ＩＲ）光線を備えている太陽光線は、異なる角度においてカバープレート１５を通してハウジング１７の内部に入射する可能性がある。そこで、太陽光線は例えば集光レンズ１８の形状による光を合焦する材料に当る可能性がある。平らな流線形の正面を有する最近の自動車においてしばしば存在するような集光レンズ１８を越えて上側に遠く後方に延びるカバープレート１５は、この作用を助長する。例えば適当な湾曲および／または光学作用要素を有するカバープレート１５の適当な形態の場合、カバープレート１５自体が光を合焦する手段としての役割を演じる可能性さえもある。さらに、反射鏡１０も入射する太陽光線に対して合焦作用を行う可能性があることが考えられる。

赤外放射線は、可視光より大きい波長を有して可視光に隣接する、すなわち約７８０ｎｍの波長から始まり約１４０００ｎｍまでに及ぶ電磁放射線として定義される。物体による赤外放射線の吸収によって物体は加熱される。

太陽光線は、光を合焦する手段１０、１５、１８によって集束される可能性があり、かつその後、暗く着色されたプラスチックから成る照明装置５の周縁領域２１へ当る可能性がある（参考符号２６参照）。太陽光線が光を合焦する手段１０、１５、１８によって暗く着色された周縁領域２１へ合焦されるような位置に太陽があった場合、比較的大きなエネルギ量が周縁領域２１の空間的に狭く限定された領域に当る。この作用は、太陽光線が直接、すなわち光を合焦する手段による影響なしに暗く着色された周縁領域２１へ当る（参考符号２８参照）ことによってさらに強められる可能性がある。その他、同様に、太陽光線（図２の参考符号２７参照）が外側から暗い周縁領域２１に直接当り、この周縁領域２１が残りのカバープレート１５部分よりも熱くなる可能性がある。同様に、太陽光線は周縁領域２１の一部のみに入射し、この周縁領域２１は残りのカバープレート１５部分よりも熱くなるだけでなく、周縁領域２１の太陽光線が全く入射しないかまたは僅かしか入射しない部分よりも熱くなることが考えられる。

その場合、従来技術においては、カバープレート１５の照射された周縁領域２１における局部的な温度Ｔ１は、基本的にカバープレート１５の中央におけるまたは照射されていない周縁領域２１における温度Ｔ２よりも高くなるであろう。図４はこれに相当するカバープレート１５の領域を詳細に示している。

周縁領域２１においてこのエネルギが熱に変換されず、かつそれによって周縁領域２１の領域に、もしくは周縁領域２１と残りのカバープレート１５部分との間に大きな温度差を生じさせないために、提供する本発明は、カバープレート１５が周縁領域２１において赤外線を透過する顔料３０によって暗く着色される熱可塑性で、透光性のプラスチック材料によって製造されることを提案する。プラスチック材料は周縁領域２１において、プラスチック材料内に暗い色粒子または顔料を適切に持ち込むことによって着色される。同様に、周縁領域２１を着色するために、暗い着色層をカバープレート１５のプラスチック材料の内側または外側に塗布することが考えられる。着色層は暗い色粒子または顔料を備えることができる。

プラスチック材料は主として、例えばマクロロン（登録商標）またはアペック（登録商標）の商品名でバイエル社から提供されているポリカーボネートである。このプラスチックはほぼ全ての任意の色において提供されている。その場合、使用されるプラスチック材料もしくは顔料３０の赤外線透過率は少なくとも５０％、特に７０％、特に好ましくは９０％である。したがってエネルギに富む赤外放射線は基本的に周縁領域２１を透過し、周縁領域２１の過度の温度上昇をもたらさない。本発明に係る形態におけるカバープレート１５の周縁領域２１において、温度Ｔ１とＴ２の差は僅かである。

したがって、引っかき抵抗性被覆２３は、太陽放射線で生じる強い温度依存性の応力によって引っかき抵抗性被覆２３に亀裂を形成するような機械的な負荷を受けることが防止される。亀裂は、引っかき抵抗性被覆２３が少なくとも部分的にカバープレート１５から剥離することをもたらす可能性がある。さらに、温度Ｔ１とＴ２間の大きな差に基づく引っかき抵抗性被覆２３および／またはカバープレート１５における応力亀裂は、本発明によって防止される。

５：照明装置
７：ライトモジュール、または投射モジュール
１０：反射鏡
１１：（ライトモジュールの中心線）
１２：光源
１４：支持具
１５：カバープレート
１６：出光方向
１７：ハウジング
１８：投射レンズ、または集光レンズ
１９：出光開口部
２０：支持フレーム
２１：周縁領域
２２：カバーフレーム
２３：引っかき抵抗性被覆
２４：遮光装置
２６：太陽光線の参考符号
２７：太陽光線の参考符号
２８：太陽光線の参考符号
３０：顔料
Ｔ１：温度１
Ｔ２：温度２

Claims (11)

1. 透光性のカバープレート（１５）によって密封される出光開口部（１９）と、ハウジング（１７）内に配置される少なくとも１つのライトモジュール（７）とを有する前記ハウジング（１７）を含み、前記カバープレート（１５）の周縁領域（２１）は暗く着色される自動車用の照明装置（５）であって、
   前記カバープレート（１５）は熱可塑性で透光性のプラスチック材料によって製造され、前記プラスチック材料は前記周縁領域（２１）において赤外線を透過する顔料（３０）によって暗く着色されることを特徴とする照明装置（５）。
2. 前記顔料（３０）の赤外線透過率は少なくとも５０％であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置（５）。
3. 前記顔料（３０）の赤外線透過率は少なくとも７０％であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置（５）。
4. 前記顔料（３０）の赤外線透過率は少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置（５）。
5. 前記カバープレート（１５）に引っかき抵抗性被覆（２３）が塗布されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明装置（５）。
6. 前記引っかき抵抗性被覆（２３）は引っかき抵抗性ラッカであることを特徴とする請求項５に記載の照明装置（５）。
7. 前記引っかき抵抗性被覆（２３）は前記照明装置（５）が組み立てられた状態において前記カバープレート（１５）の外側の表面に塗布されることを特徴とする請求項５または６に記載の照明装置（５）。
8. 前記引っかき抵抗性被覆（２３）は、タイプＰＨＣ５８７、ＰＨＣ５８７Ｃ、またはＡＳ４７００、もしくはＵＶＴ２００、ＵＶＴ６１０による被覆の１つであることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の照明装置（５）。
9. 熱可塑性のプラスチック材料はポリカーボネートであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の照明装置（５）。
10. 前記照明装置（５）はヘッドライトとして形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の照明装置（５）。
11. 中央部の透光性領域と該透光性領域を少なくとも部分的に取り囲む暗く着色された周縁領域（２１）とを含む、自動車用照明装置（５）のハウジング（１７）の出光開口部（１９）を密封するためのカバープレート（１５）であって、前記カバープレート（１５）は熱可塑性で透光性のプラスチック材料によって製造され、前記プラスチック材料は前記周縁領域（２１）において赤外線を透過する顔料（３０）によって暗く着色されることを特徴とするカバープレート（１５）。

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