JP2021530093A - 自動車のヘッドライトのための光ビームの分布を修正するための光学素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、光学素子（１）に関し、前記光学素子（１）は、光ビームを反射することができる反射コーティングで被覆される機能面（３）を有する樹脂本体（２）を含み、前記反射コーティングは、少なくとも前記機能面（３）を被覆する銅層と、前記銅層を被覆するニッケル層と、前記ニッケル層を被覆するクロム層と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のための機器、特にこれらの自動車のためのヘッドライトの分野に関する。

自動車のヘッドライトは、一般に、楕円形のリフレクタを備え、リフレクタには、光源と、光ビームの隠蔽の様々な段階を可能にする遮断バーと、道路上で生じる光ビームを拡散する光学レンズとが配置されている。

遮断バーは、アクチュエータによって電気的に作動されて、コマンドで少なくとも２つの角度位置の間で移動して、これらの角度位置において、遮断バーは、光ビームを多かれ少なかれ覆い隠すようになっている。これによって、ヘッドライトの範囲を、例えば、すれ違いビームヘッドライトの範囲（ロービーム位置として知られる）に限定して、反対方向に走行する運転者の目をくらまさないようにしたり、又は遮蔽がない主ビームヘッドライトの範囲（いわゆるハイビーム位置）に限定することができる。この技術は、ハロゲン又はキセノンヘッドライトなどのハイパワー光源を備えるヘッドライトと共に、一般的に用いられ、このようなヘッドライトにとって、バーによる光束の遮断による光度の損失は、実際に不利益ではない。

自動車のヘッドライトの技術は、現在、コストの低減及び運用寿命の延長のために、ＬＥＤとして知られる発光ダイオードからなる光源を用いる傾向がある。他方で、これらの装置によって照射される光度は、依然として、当分の間、限定されたままであり、それを最大限に利用する必要がある。したがって、遮蔽部材（ロービーム位置では、照射された光束の実質的に半分を吸収する）なしで済ませることが望ましい。

特許文献１は、移動反射面の使用を提案している。この反射面は、その移動性のおかげで、光ビームの方向を向け直して、いかなる遮蔽もなく、したがって照射される光ビームの出力の一部を失うことなく、所望通りにハイビーム又はロービームを形成することを可能にする。

しかしながら、この反射面は、外部放射線、特に日射に曝される。したがって、反射面は、反射面上への外部放射線の集束の結果として、加熱する可能性がある。この反射面は、プラスチック支持体によって支えられる場合があり、したがって、反射面のレベルで加熱することによって、支持体が損傷する可能性がある。

ＦＲ ３ ０２８ ００２

本発明の目的は、耐熱性光学素子を提供することによって、これらの欠点を軽減することである。

この目的のために、本発明は、自動車のヘッドライトのための光ビームの分布を修正するように意図されている光学素子に関する。

本発明によれば、前記光学素子は、前記光ビームを反射することができる反射コーティングで被覆される機能面を有する樹脂本体を含み、前記反射コーティングは、
− 少なくとも前記機能面を被覆する銅層と、
− 前記銅層を被覆するニッケル層と、
− 前記ニッケル層を被覆するクロム層と、
を含む。

したがって、機能面上で発生する熱は、銅層によって放散することができる。

一実施形態によれば、前記光学素子は、更に、前記機能面と前記銅層との間に、ニッケルめっき層を含む。一変形例によれば、前記光学素子は、前記機能面と前記銅層との間に、ニッケルと銅との混合物を含むめっき層を含む。

めっき層は、反射コーティングと樹脂本体との良好な接着を可能にする。

別の実施形態によれば、前記ニッケル層は、
− 前記銅層を被覆する半光沢ニッケル下層と、
− 前記半光沢ニッケル下層を被覆する高硫黄ニッケル下層と、
− 前記高硫黄ニッケル下層を被覆する光沢ニッケル下層と、
− 前記光沢ニッケル下層を被覆するつや消しニッケル下層と、
を含む。

第１の実施形態によれば、前記機能面は、半楕円形状を有する。

第２の実施形態によれば、前記機能面は、平面形状を有する。

本発明は、また、自動車のためのヘッドライトに関し、前記ヘッドライトは、少なくとも１つのリフレクタと、少なくとも１つの光ビームを照射することができる少なくとも１つの光源とを備え、前記リフレクタは、楕円体の対称面の上方に延在する半楕円体の一部の形状を有し、前記光源は、前記楕円体の対称軸上に配置される。

本発明によれば、前記ヘッドライトは、更に、上記の光学素子を備え、前記光学素子は、前記光源によって照射され前記リフレクタによって反射される前記光ビームの分布を修正するために移動可能であるように設計されている。

また、前記光源は、前記楕円体の実質的に第１の焦点に配設され、前記リフレクタは、前記１つ又は複数の光ビームを、前記楕円体の第２の焦点に向けて反射することができ、前記光学素子の前記機能面は、前記第２の焦点に配設される。

更に、前記ヘッドライトは、少なくとも前記光学素子の第１の位置と前記光学素子の第２の位置との間で前記光学素子の位置を変更するように構成される駆動モジュールを備え、前記光学素子の前記第１の位置は、前記ヘッドライトの出力においてビームをすれ違いビーム状に形成することを可能にし、前記光学素子の前記第２の位置は、前記ヘッドライトの出力においてビームをハイビーム状に形成することを可能にする。

本発明は、また、上記の光ビームの分布を修正するように意図されている光学素子を製造するための方法に関する。

本発明によれば、前記方法は、以下のステップ：
− 機能面を有する樹脂本体を形成するステップと、
− 前記機能面の少なくとも一部を銅層で被覆する第１のステップと、
− 前記銅層をニッケル層で被覆する第２のステップと、
− 前記ニッケル層をクロム層で被覆する第３のステップと、
を含む。

一実施形態によれば、前記方法は、更に、前記第１の被覆ステップの前に、ニッケルめっきを施すステップを含む。

一変形例によれば、前記方法は、更に、前記第１の被覆ステップの前に、ニッケルと銅との混合物を含むめっきで被覆するステップを含む。

別の実施形態によれば、前記第２の被覆ステップは、
− 前記銅層に半光沢ニッケル下層を施す第１のサブステップと、
− 前記半光沢ニッケル下層に高硫黄ニッケル下層を施す第２のサブステップと、
− 前記高硫黄ニッケル下層に光沢ニッケル下層を施す第３のサブステップと、
− 前記光沢ニッケル下層につや消しニッケル下層を施す第４のサブステップと、
を含む。

添付図面を参照して説明を読むと、本発明は、その特徴及び利点と共に、より明瞭になるであろう。

一実施形態による自動車のためのヘッドライトの側面図である。 一実施形態による光学素子の斜視図である。 一実施形態による本体上の反射コーティングの断面を示す図である。 別の実施形態による本体上の反射コーティングの断面を示す図である。

図１は、自動車のためのヘッドライト１３を示す。

ヘッドライトは、少なくとも１つのリフレクタ１４と、少なくとも１つの光ビーム１７を照射することができる少なくとも１つの光源１５とを備える。

以下の説明では、「光ビーム（ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍ）」という用語は、単数形で使用する。しかしながら、この用語は、複数形の「光ビーム（ｌｉｇｈｔ ｂｅａｍｓ）」を意味することもできることは理解されるであろう。

リフレクタ１４は、楕円体の対称面１６の上方に延在する半楕円体の一部の形状を有する。光源１５は、楕円体の対称軸上に配置される。光源は、光源によって照射される光ビームの全てがリフレクタによって反射されるように、２πステラジアンの立体角で照射する少なくとも１つのＬＥＤダイオードを含むことができる。

ヘッドライト１３は、更に、光源１５によって照射されリフレクタ１４によって反射される光ビーム１８の分布を修正するための可動光学素子１を備える。

有利なことに、光源１５は、楕円体の実質的に第１の焦点に配設される。リフレクタ１４は、光ビーム１７を、楕円体の第２の焦点に向けて反射することができる。

ヘッドライトは、光ビーム１７がリフレクタ１４で反射されて、光学素子１によって遮蔽及び／又は反射された後、光ビーム１７の経路に配置されるレンズ１８を含むこともできる。レンズ１８は、好ましくは、収束レンズである。

有利なことに、ヘッドライト１３は、少なくとも光学素子１の第１の位置と光学素子１の第２の位置との間で光学素子１の位置を変更するように構成される駆動モジュール１６を備える。光学素子１の第１の位置は、ヘッドライト１３の出力においてビームをロービームライト状に形成することを可能にする。光学素子１の第２の位置は、ヘッドライト１３の出力においてビームをハイビームライト状に形成することを可能にする。

図２に、光ビームの分布を修正するように意図されている光学素子１を示す。

光学素子１は、光ビームを反射することができる反射コーティング４で被覆される機能面３を有する樹脂本体２を含む。

非限定的に、樹脂は、ガラス繊維で強化されたポリフタルアミド（ＰＰＡ）（ＰＰＡ ＧＦ ２５〜４０％）とすることができる。この樹脂は、優れた熱特性及び高い機械的強度を有する。この樹脂は、また、耐疲労性である。

好ましくは、樹脂は、強化ＰＰＡ（ＰＰＡ ＭＲ ３０％）とすることができる。この樹脂は、優れた熱特性、良好な機械的強度、及び非常に良好な寸法安定性を有する。ＰＰＡ ＭＲ ３０％は、その寸法安定性にとって好ましい。結局、連続的なコーティングは、外観の欠陥を増大させる傾向がある。

有利なことに、光学素子１の機能面３は、楕円体の実質的に第２の焦点に配設される。

機能面３は、半楕円形状又は平面形状を有することができる。

機能面３の半楕円形状は、楕円体の焦点面の外側でレンズ１８と焦点面との間に位置する凹状の半楕円形状に対応して、光源１５の反射が、すれ違いビーム上の追加のやわらかな光の分布を実現して、垂直の交通標識の視認性を向上させるようにすることができる。

反射コーティング４は、
− 機能面３を少なくとも部分的に被覆する銅層５と、
− 銅層５を被覆するニッケル層６と、
− ニッケル層６を被覆するクロム層７と、
を含む（図３）。

銅層５は、熱伝導層に相当する。銅層５は、機能面３上で外部放射線１９によって発生する熱を放散する。銅層５は、また、良好な耐熱性及び耐温度変化性を有する。銅は、樹脂本体２及びニッケル層６の材料との良好な接着を示す。銅層５は、また、反射コーティング４に良好な弾性を付与する。

ヘッドライト１３が収束レンズ１８を含む場合、機能面３上への外部放射線１９の収束によって発生する機能面３の熱は、銅層５によって放散することができる。したがって、熱は、外部放射線１９が収束する場所に集中しない。これによって、樹脂本体２の破壊を防ぐ。

非限定的に、銅層５は、１５μｍ〜２５μｍ、好ましくは２０μｍの厚さを有する。

ニッケル層６は、反射コーティング４の腐食に対して耐性があるようにすることを可能にする。ニッケル層６は、また、良好な耐候性を示す。

クロム層７は、明るさと共に硬さを、反射コーティング４に付与することを可能にする。

非限定的に、クロム層は、０．１μｍ〜１μｍ、好ましくは０．２５μｍの厚さを有する。

一実施形態によれば、反射コーティングは、更に、機能面３と銅層５との間に、めっき層８を含む。

めっき層８は、ニッケルから形成されるか又はニッケルと銅との混合物を含むことができる。

非限定的に、めっき層は、銅を５０％〜７０％、ニッケルを５０％〜３０％含む。好ましくは、めっき層は、銅を約６０％、ニッケルを４０％含む。

めっき層８は、銅層５と樹脂本体２との接着を向上させる。

非限定的に、めっき層は、０．５μｍ〜１．５μｍ、好ましくは１μｍの厚さを有する。

別の実施形態（図４）によれば、ニッケル層６は、
− 銅層５を被覆する半光沢ニッケル下層９と、
− 半光沢ニッケル下層９を被覆する高硫黄ニッケル下層１０と、
− 高硫黄ニッケル下層１０を被覆する光沢ニッケル下層１１と、
− 光沢ニッケル下層１１を被覆するつや消しニッケル下層１２と、
を含む。

半光沢ニッケル下層９は、銅層５とニッケル層６との良好な相互接着を提供する。半光沢ニッケル下層９は、また、反射コーティング４に、良好な耐食性を付与する。

非限定的に、半光沢ニッケル下層９は、０．００２〜０．００５質量％の低硫黄含有量を有する。

非限定的に、半光沢ニッケル下層９は、１０μｍ〜２０μｍ、好ましくは１５μｍの厚さを有する。

高硫黄ニッケル下層１０は、半光沢ニッケル下層９と光沢ニッケル下層１１との良好な接着を可能にする。

非限定的に、高硫黄ニッケル下層１０は、０．１〜０．２５質量％の硫黄含有量を有する。「高硫黄ニッケル」という用語は、ニッケルが０．１〜０．２５質量％の範囲の硫黄含有量を含むことを意味する。

非限定的に、高硫黄ニッケル下層１０は、１．５μｍ〜２．５μｍの厚さを有する。

光沢ニッケル下層１１は、反射コーティング４に良好な光沢を付与し、反射コーティング４の硬さを向上させる。

非限定的に、光沢ニッケル下層１１は、５μｍ〜１５μｍ、好ましくは１０μｍの厚さを有する。

つや消しニッケル下層１２は、反射コーティング４に、鏡と同じである光沢のある表面を付与する。

非限定的に、つや消しニッケル下層１２は、５μｍ〜１５μｍ、好ましくは１０μｍの厚さを有する。

「半光沢」、「光沢」及び「つや消し」という用語は、拡散反射と鏡面反射（反射率）との間の関係によって、相互に関連付けることができる。反射は、入射光線が多数の方向に反射される場合、拡散的であると言えるが、一方、入射光線が１つの方向に反射されるとき、反射は鏡面的であると言われる。

したがって、「つや消し」という用語は、拡散反射が鏡面反射よりも大きいことを意味することができる。したがって、散乱によって反射される光エネルギは、鏡面反射される光エネルギよりも大きい。

「光沢」という用語は、鏡面反射が拡散反射よりも大きいことを意味することができる。したがって、鏡面反射された光エネルギは、拡散によって反射される光エネルギよりも大きい。

「半光沢」という用語は、これらの定義に由来する。したがって、この用語は、鏡面反射が、拡散反射とおおよそ同じ大きさであるか又はそれよりもかなり小さいことを意味することができる。したがって、鏡面反射された光エネルギは、拡散によって反射される光エネルギに実質的に等しいか又はそれよりもかなり小さい。

非限定的に、光沢面は、５０％〜１００％の反射率（鏡面反射）と、２０％〜５０％の半光沢面と、２０％未満のつや消し面とを有する。

光学素子１は、以下のステップ：
− 機能面３を有する樹脂本体２を形成するステップと、
− 機能面３の少なくとも一部を銅層５で被覆する第１のステップと、
− 銅層５をニッケル層６で被覆する第２のステップと、
− ニッケル層６をクロム層７で被覆する第３のステップと、
を含む製造プロセスによって製造することができる。

樹脂本体２を形成するステップは、樹脂を成形することによって又は３Ｄ印刷によって実行することができる。

第１の被覆ステップは、化学銅めっきによって実行することができる。

第２の被覆ステップは、電解析出によって実行することができる。

第３の被覆ステップは、電解析出によって実行することができる。

一実施形態によれば、方法は、更に、第１の被覆ステップの前に、ニッケルのめっき８又はニッケルと銅との混合物のめっき８を施すステップを含む。

めっき８を施すステップは、電解析出によって実行することができる。

別の実施形態によれば、第２の被覆ステップは、
− 銅層５に半光沢ニッケル下層９を施す第１のサブステップと、
− 半光沢ニッケル下層９に高硫黄ニッケル下層１０を施す第２のサブステップと、
− 高硫黄ニッケル下層１０に光沢ニッケル下層１１を施す第３のサブステップと、
− 光沢ニッケル下層１１につや消しニッケル下層１２を施す第４のサブステップと、
を含む。

サブステップの各々は、電解析出によって実施することができる。

第１の被覆サブステップは、つや消しニッケル層の析出と、つや消しニッケル層の研磨とを含むことができる。

第３の被覆サブステップは、つや消しニッケル層の析出と、光沢添加剤を含む浴中につや消しニッケル層を浸漬することとを含むことができる。

本明細書は、図及び／又は技術的特徴を参照して、様々な実施形態を詳述する。当業者であれば、様々な実施形態の様々な技術的特徴は、別途明確に述べていない限り又はこれらの技術的特徴が矛盾しない限り、他の実施形態を得るために、互いに組み合わせることができることを理解するであろう。

１ 光学素子
２ 樹脂本体
３ 機能面
４ 反射コーティング
５ 銅層
６ ニッケル層
７ クロム層
８ ニッケルめっき層
９ 半光沢ニッケル下層
１０ 高硫黄ニッケル下層
１１ 光沢ニッケル下層
１２ つや消しニッケル下層
１３ ヘッドライト
１４ リフレクタ
１５ 光源
１６ 対称面
１７ 光ビーム
１８ レンズ
１９ 外部放射線

Claims (13)

1. 自動車のヘッドライトのための光ビームの分布を修正するように意図されている光学素子であって、前記光学素子は、前記光ビームを反射することができる反射コーティング（４）で被覆される機能面（３）を有する樹脂本体（２）を含み、前記反射コーティング（４）は、
   − 前記機能面（３）を少なくとも部分的に被覆する銅層（５）と、
   − 前記銅層（５）を被覆するニッケル層（６）と、
   − 前記ニッケル層（６）を被覆するクロム層（７）と、
   を含む、
   ことを特徴とする光学素子。
2. 前記光学素子は、更に、前記機能面（３）と前記銅層（５）との間に、ニッケルめっき層（８）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記光学素子は、更に、前記機能面（３）と前記銅層（５）との間に、ニッケルと銅との混合物を含むめっき層（８）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
4. 前記ニッケル層（６）は、
   − 前記銅層（５）を被覆する半光沢ニッケル下層（９）と、
   − 前記半光沢ニッケル下層（９）を被覆する高硫黄ニッケル下層（１０）と、
   − 前記高硫黄ニッケル下層（１０）を被覆する光沢ニッケル下層（１１）と、
   − 前記光沢ニッケル下層（１１）を被覆するつや消しニッケル下層（１２）と、
   を含む、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の光学素子。
5. 前記機能面（３）は、半楕円形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子。
6. 前記機能面（３）は、平面形状を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の光学素子。
7. 自動車のためのヘッドライトであって、前記ヘッドライトは、少なくとも１つのリフレクタ（１４）と、少なくとも１つの光ビームを照射することができる少なくとも１つの光源（１５）とを備え、前記リフレクタ（１４）は、楕円体の対称面（１６）の上方に延在する半楕円体の一部の形状を有し、前記光源（１５）は、前記楕円体の対称軸上に配置され、
   前記ヘッドライトは、更に、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学素子（１）を備え、前記光学素子（１）は、前記光源（１５）によって照射され前記リフレクタ（１４）によって反射される前記光ビーム（１８）の分布を修正するために移動可能であるように設計されている、
   ことを特徴とするヘッドライト。
8. 前記光源（１５）は、前記楕円体の実質的に第１の焦点に配設され、前記リフレクタ（１４）は、前記１つ又は複数の光ビームを、前記楕円体の第２の焦点に向けて反射することができ、前記光学素子（１）の前記機能面（３）は、前記第２の焦点に配設されることを特徴とする、請求項７に記載のヘッドライト。
9. 前記ヘッドライトは、少なくとも前記光学素子（１）の第１の位置と前記光学素子（１）の第２の位置との間で前記光学素子（１）の位置を変更するように構成される駆動モジュール（１６）を備え、前記光学素子（１）の前記第１の位置は、前記ヘッドライト（１３）の出力においてビームをロービーム状に形成することを可能にし、前記光学素子（１）の前記第２の位置は、前記ヘッドライト（１３）の出力においてビームをハイビーム状に形成することを可能にすることを特徴とする、請求項７又は８のいずれかに記載のヘッドライト。
10. 請求項１乃至６のいずれかに記載の、光ビームの分布を修正するように意図されている光学素子（１）を製造するための方法であって、前記方法は、以下のステップ：
    − 機能面（３）を有する樹脂本体（２）を形成するステップと、
    − 前記機能面（３）の少なくとも一部を銅層（５）で被覆する第１のステップと、
    − 前記銅層（５）をニッケル層（６）で被覆する第２のステップと、
    − 前記ニッケル層（６）をクロム層（７）で被覆する第３のステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記方法は、更に、前記第１の被覆ステップの前に、ニッケルめっき（８）を施すステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記方法は、前記第１の被覆ステップの前に、ニッケルと銅との混合物を含むめっき（８）で被覆するステップを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
13. 前記第２の被覆ステップは、
    − 前記銅層（５）に半光沢ニッケル下層（９）を施す第１のサブステップと、
    − 前記半光沢ニッケル下層（９）に高硫黄ニッケル下層（１０）を施す第２のサブステップと、
    − 前記高硫黄ニッケル下層（１０）上に光沢ニッケル下層（１１）を施す第３のサブステップと、
    − 前記光沢ニッケル下層（１１）につや消しニッケル下層（１２）を施す第４のサブステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法。

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