JP6039947B2

JP6039947B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP6039947B2
Application number: JP2012157132A
Authority: JP
Inventors: 山村　聡志; 聡志山村; 柴田　裕一; 裕一柴田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: JP2014022084A

Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に自動車などの車両に用いられる車両用灯具に関するものである。

特許文献１には、レーザ光を出射する半導体レーザと、蛍光体を含みレーザ光を受けて発光する発光部とを備えた車両用前照灯が開示される。この車両用前照灯では、半導体レーザから４０５ｎｍの波長のレーザ光（青紫色）が出射される。また、発光体は青色、緑色及び赤色の蛍光体を含むシリコーン樹脂であり、青紫色のレーザ光を受けて白色光を生成する。発光体で生成された白色光は、反射鏡により灯具前方に反射される。

特開２０１１−１２９３７５号公報

本発明者らは、レーザ光源を用いた車両用灯具について鋭意研究を重ねた結果、以下の課題を認識するに至った。すなわち、車両の振動等による発光部材の脱落、発光部材の全部又は一部の破損等によって、発光部材の全部又は一部が本来あるべき位置から消失した場合、レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザ光が、発光部材の延長上にあるランプボディや透光カバー（アウターレンズ）等を含む車両用灯具の構成部材に直接照射されうる。この場合、レーザ光の照射を受けた構成部材に溶損等が生じるおそれがあった。そのため、車両用灯具のさらなる長寿命化を図る上で対策を講ずる余地があった。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両用灯具の長寿命化を図る技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は車両用灯具である。当該車両用灯具は、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を受けて発光する発光部材と、前記発光部材の少なくとも一部が本来あるべき位置から消失した場合に、レーザ光が進行する光路上又はレーザ光の光量が増大する光路上に設けられ、レーザ光を吸収又は散乱させる保護部材と、を備えることを特徴とする。

この態様によれば、前記光路上に位置する車両用灯具の構成部材がレーザ光によって損傷することを、保護部材によって抑制することができる。そのため、車両用灯具の長寿命化を図ることができる。

上記態様において、前記保護部材は、レーザ光を受けて発光する発光部材を含んでもよい。この態様によれば、発光部材の全部又は一部が本来あるべき位置から消失したことを発見しやすくすることができる。

本発明によれば、車両用灯具の長寿命化を図る技術を提供することができる。

実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。図２（Ａ）は、実施の形態に係る車両用灯具における発光部材近傍の概略構造を示す鉛直断面図である。図２（Ｂ）は、変形例に係る車両用灯具における発光部材近傍の概略構造を示す鉛直断面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、実施の形態に係る車両用灯具の概略構造を示す鉛直断面図である。図２（Ａ）は、実施の形態に係る車両用灯具における発光部材近傍の概略構造を示す鉛直断面図である。本実施の形態に係る車両用灯具１は、例えば、車両前方の左右に配置される一対の前照灯ユニットを有する車両用前照灯装置である。一対の前照灯ユニットは、実質的に同一の構成であるため、図１には車両用灯具１として左右いずれかの前照灯ユニットの構成を示す。車両用灯具１は、車両前方側に開口部を有するランプボディ２と、ランプボディ２の開口部を覆うように取り付けられた透光カバー４とを備える。透光カバー４は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成されている。ランプボディ２と透光カバー４とにより形成される灯室３内には、灯具ユニット１０が収容されている。

灯具ユニット１０は、いわゆるプロジェクタ型の灯具ユニットであり、ブラケット部１２と、発光部材搭載部１４と、発光部材１６と、レーザ光源１８と、リフレクタ２０と、シェード部２２と、投影レンズ２４と、放熱フィン２６と、保護部材２８とを備える。

ブラケット部１２は、例えばアルミなどの金属材料で形成された略板状の部材であり、主表面が灯具前後方向を向くように配置されている。ブラケット部１２の灯具前方側の主表面には、発光部材搭載部１４が固定されている。本実施の形態では、ブラケット部１２と発光部材搭載部１４とは一体成形されている。ブラケット部１２の灯具後方側の主表面には、放熱フィン２６が固定されている。ブラケット部１２は、辺縁部の所定位置に螺孔を有し、ランプボディ２を貫通して前方に延出するエイミングスクリュー３０がこの螺孔に螺合している。これにより、ブラケット部１２がランプボディ２に取り付けられている。車両用灯具１は、エイミングスクリュー３０によって、灯具ユニット１０の光軸を水平方向あるいは鉛直方向に調整することができる。なお、ブラケット部１２の形状は特にこれに限定されない。

発光部材搭載部１４は、例えばアルミなどの金属材料で形成され、ブラケット部１２の灯具前方側の主表面から灯具前方側に突出している。発光部材搭載部１４は、略板状であり、主表面が灯具上下方向を向くように配置されている。発光部材搭載部１４には、上下方向に貫通する貫通孔１４ａが設けられている。

発光部材１６は、レーザ光源１８からのレーザ光Ｌを受けて発光する部材であり、例えば蛍光体で構成される。発光部材１６は、枠状の支持部材３２を介して発光部材搭載部１４に固定されている。より詳細には、発光部材１６が支持部材３２の枠内に嵌め込まれ、支持部材３２が発光部材搭載部１４の貫通孔１４ａに嵌め込まれることで、発光部材１６が発光部材搭載部１４に固定されている。発光部材１６の熱は、支持部材３２、発光部材搭載部１4、ブラケット部１２及び放熱フィン２６を介して放熱される。発光部材１６は、発光部材搭載部１４の下主表面側で灯室空間に露出する下側露出面１６ａと、発光部材搭載部１４の上主表面側で灯室空間に露出する上側露出面１６ｂとを有する。下側露出面１６ａは、レーザ光Ｌの入射面を構成し、上側露出面１６ｂは、レーザ光Ｌを受けて励起した発光部材１６から出射される非コヒーレント光の出射面を構成している。したがって、上側露出面１６ｂは、発光部材１６の発光面に相当する。

レーザ光源１８は、レーザ光Ｌを出射するレーザダイオードと、レンズ１８ａとを有する。レンズ１８ａは、例えば、レーザダイオードから出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ、あるいはレーザダイオードから出射されたレーザ光を集光する集光レンズである。レーザ光源１８の内部構造は従来公知であるため、その詳細な説明は省略する。レーザ光源１８は、ブラケット部１２に設けられた開口１２ａに挿通されて、ブラケット部１２に固定されている。また、レーザ光源１８は、レーザ光Ｌが発光部材１６の下側露出面１６ａに照射されるように姿勢が定められている。レーザ光源１８から発生した熱は、ブラケット部１２及び放熱フィン２６を介して放熱される。

本実施の形態に係る車両用灯具１は、レーザ光Ｌの照射により発光部材１６を励起させて、これにより生成される非コヒーレント光を照射する構成を備える。発光部材１６とレーザ光源１８との組み合わせとしては、例えば以下のものを挙げることができる。すなわち、レーザ光源１８は、紫外レーザ光を照射する光源である。発光部材１６は、紫外レーザ光を青色光に波長変換する青色発光蛍光体と、紫外レーザ光を黄色光に波長変換する黄色発光蛍光体とを含む部材である。例えば、発光部材１６は、青色発光蛍光体と黄色発光蛍光体とを含む透明セラミック素地を焼結して得られる、いわゆる蛍光セラミックである。なお、発光部材１６は、セラミックに限られず、例えば蛍光材料を含むガラス、または蛍光材料を含み且つ透光性を有する樹脂によって形成されてもよい。この組み合わせでは、レーザ光源１８から出射された紫外レーザ光は、下側露出面１６ａから発光部材１６に入射されて、発光部材１６により青色光及び黄色光に波長変換される。発光部材１６の上側露出面１６ｂから発せられた青色光及び黄色光は、加法混色されて白色光Ｗとなり、リフレクタ２０に向けて進行する。

また、レーザ光源１８を、青色レーザ光を照射する光源とし、発光部材１６を、青色レーザ光を黄色光に波長変換する蛍光体としてもよい。この場合は、レーザ光源１８から出射された青色レーザ光の一部は、発光部材１６により黄色光に波長変換され、上側露出面１６ｂから出射される。また、残りの青色レーザ光は、発光部材１６を通過して上側露出面１６ｂから出射される。そして、発光部材１６で生成された黄色光と発光部材１６を通過した青色レーザ光とが混色されて白色光Ｗとなり、リフレクタ２０に向けて進行する。

リフレクタ２０は、略ドーム状の部材であり、発光部材１６の上方に配置されて発光部材搭載部１４に固定されている。リフレクタ２０は、回転楕円面の一部で構成される反射面２０ａを内側に有する。この反射面２０ａは、第１焦点と、第１焦点よりも灯具前方側に位置する第２焦点とを有する。リフレクタ２０は、発光部材１６が反射面２０ａの第１焦点と略一致するように、発光部材１６との位置関係が定められている。

発光部材搭載部１４の灯具前方側には、シェード部２２が設けられている。シェード部２２は、発光部材搭載部１４の灯具前方側端部に溶接等により固定されている。なお、シェード部２２は、ブラケット部１２及び発光部材搭載部１４と一体成形されていてもよい。シェード部２２は、平面部２２ａと、湾曲部２２ｂとを有する。平面部２２ａは、発光部材搭載部１４の上主表面と略面一となるように配置されている。湾曲部２２ｂは、平面部２２ａよりも灯具前方側で、発光部材１６から照射された光の投影レンズ２４への入射を遮らないように下方に湾曲している。シェード部２２とリフレクタ２０とは、シェード部２２の平面部２２ａと湾曲部２２ｂとが為す稜線２２ｃが、反射面２０ａの第２焦点の近傍に位置するように、互いの位置関係が定められている。

シェード部２２は、レンズホルダとしても機能し、湾曲部２２ｂの先端に投影レンズ２４が固定されている。投影レンズ２４は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、投影レンズ２４の後方焦点を含む後方焦点面上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。投影レンズ２４は、灯具ユニット１０の光軸上、且つ後方焦点が反射面２０ａの第２焦点と略一致する位置に設けられている。

発光部材１６の上側露出面１６ｂから出射された白色光Ｗは、リフレクタ２０の反射面２０ａで反射され、反射面２０ａの第２焦点、すなわち稜線２２ｃの近傍を通って投影レンズ２４に入射する。投影レンズ２４に入射した光は、投影レンズ２４から略平行な光として灯具前方に照射される。また、一部の光がシェード部２２の平面部２２ａ上で反射されることにより、稜線２２ｃを境界線として、発光部材１６の光が選択的にカットされる。これにより、稜線２２ｃの形状に対応するカットオフラインを有する配光パターンが車両前方に投影される。

保護部材２８は、耐熱性、耐燃性等を備え、レーザ光の照射によって損傷しにくい部材、例えば金属で構成されている。また、保護部材２８は、レーザ光Ｌを吸収又は散乱させる特性を備えている。保護部材２８は、レーザ光Ｌの光路Ｐ上に設けられて、ランプボディ２に固定されている。ここで、光路Ｐは、発光部材１６の少なくとも一部が本来あるべき位置から消失した場合に、レーザ光Ｌが進行する光路又はレーザ光Ｌの光量が増大する光路である。例えば、レーザ光Ｌは、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失するとその光路が変更され、保護部材２８は、変更された光路上に設けられている。

発光部材１６は、車両の振動等によって受ける衝撃や経年劣化等によって、発光部材搭載部１４から外れて脱落したり、本来の搭載位置からずれたり、全部又は一部が溶けたり、一部が欠けたりして、全部又は一部が本来あるべき位置から消失する可能性がある。上述した紫外レーザ光と青色蛍光体及び黄色蛍光体との組み合わせで白色光Ｗを生成する構成においては、実質的に全ての紫外レーザ光が発光部材１６において波長変換されるため、発光部材１６の先に紫外レーザ光が進行することはない。しかしながら、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失すると、紫外レーザ光が発光部材１６で波長変換されることなく、発光部材１６の先の光路Ｐを進行してランプボディ２や透光カバー４等の部材に照射されてしまい、これらの部材が損傷してしまうおそれがある。

また、紫外レーザ光と青色蛍光体及び黄色蛍光体との組み合わせで白色光Ｗを生成する構成において、紫外レーザ光の一部が発光部材１６で波長変換されずに、発光部材１６を通過してしまう可能性もゼロではない。この場合、発光部材１６を通過するレーザ光の光量は小さいため、発光部材１６の先にある部材がレーザ光によって損傷する可能性は低い。しかしながら、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失すると、発光部材１６の先の光路Ｐを進行するレーザ光Ｌの光量が増大して、光路Ｐ上にある部材が損傷してしまうおそれがある。

また、上述した青色レーザ光と黄色蛍光体との組み合わせで白色光Ｗを生成する構成においては、青色レーザ光の一部が発光部材１６を通過するが、その光量は発光部材１６の先にある部材が損傷するほどのものではない。しかしながら、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失すると、発光部材１６の先の光路Ｐを進行するレーザ光Ｌの光量が増大して、光路Ｐ上にある部材が損傷してしまうおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、光路Ｐ上におけるランプボディ２や透光カバー４等の車両用灯具１の構成部材よりも上流側に、保護部材２８が設けられている。保護部材２８は、発光部材１６を除く全ての車両用灯具１の構成部材の中で光路Ｐの最上流側に配置されている。これにより、発光部材１６の先に進行したレーザ光Ｌは、保護部材２８によって吸収又は散乱させられる。そのため、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失しても、車両用灯具１の構成部材がレーザ光Ｌによって損傷することを抑制可能である。本実施の形態では、光路Ｐを進行するレーザ光Ｌが車両用灯具１によって形成される配光パターンの範囲から外れるように、各部が設定されている。さらに本実施の形態では、光路Ｐを進行するレーザ光Ｌが灯室３外に照射されないように、すなわち光路Ｐが透光カバー４と交わらないように各部が設定されている。また、さらに本実施の形態では、光路Ｐがランプボディ２と交わるように各部が設定されており、保護部材２８は、レーザ光Ｌの照射によるランプボディ２の溶損を防いでいる。なお、保護部材２８がブラケット部１２、発光部材搭載部１４、リフレクタ２０、シェード部２２等の他の構成部材を保護するように構成されていてもよい。

また、本実施の形態の保護部材２８は、レーザ光Ｌを受けて発光する発光部材を含む。この発光部材としては、レーザ光源１８から出射されるレーザ光Ｌを所定の色に波長変換する蛍光体を用いることができる。保護部材２８が発光部材を含むため、発光部材１６の全部又は一部が欠損してレーザ光Ｌが保護部材２８に照射されると、保護部材２８が発光する。これにより、発光部材搭載部１４に搭載された発光部材１６に異常が発生したことを、灯具外部から視認しやすくすることができる。発光部材１６の異常の早期発見の観点から、保護部材２８に含有される発光部材は、発光部材１６とは異なる発光色のものであることが好ましい。

また、本実施の形態の保護部材２８は、灯具前方から見てランプボディ２の前面開口部と灯具ユニット１０との間に延在するエクステンション部材を兼ねている。言い換えれば、エクステンション部材を保護部材２８として利用している。これによれば、保護部材２８を設けることによる、車両用灯具１の部品点数や組み付け工程数の増大を抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る車両用灯具１は、レーザ光源１８と、レーザ光源１８からのレーザ光Ｌを受けて発光する発光部材１６と、発光部材１６の少なくとも一部が本来あるべき位置から消失した場合に、レーザ光Ｌが進行する光路Ｐ上又はレーザ光Ｌの光量が増大する光路Ｐ上に設けられ、レーザ光Ｌを吸収又は散乱させる保護部材２８とを備えている。これにより、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失した場合であっても、光路Ｐ上に位置する車両用灯具１の構成部材がレーザ光Ｌによって損傷することを抑制することができる。そのため、車両用灯具１の長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態に係る車両用灯具１において、保護部材２８は、レーザ光Ｌを受けて発光する発光部材を含んでいる。これにより、発光部材１６の全部又は一部が本来あるべき位置から消失したことを発見しやすくすることができる。

本発明は、上述した実施の形態及び変形例に限定されるものではなく、実施の形態及び変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態や変形例も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態や変形例、及び上述した実施の形態や変形例と以下の変形との組合せによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、変形例及びさらなる変形それぞれの効果をあわせもつ。

上述した実施の形態では、枠状の支持部材３２の枠内に発光部材１６を固定しているが、次のような構造であってもよい。図２（Ｂ）は、変形例に係る車両用灯具における発光部材近傍の概略構造を示す鉛直断面図である。変形例に係る車両用灯具１では、板状の支持部材３２が発光部材搭載部１４の貫通孔１４ａに嵌め込まれている。発光部材１６は、支持部材３２の一方の主表面に固定されている。支持部材３２は、透光性を有し、且つレーザ光Ｌの照射によって損傷しにくい部材で構成されている。レーザ光源１８から出射されたレーザ光Ｌは、支持部材３２の他方の主表面から支持部材３２内に入射する。そして、レーザ光Ｌは、支持部材３２の内部を進行し、支持部材３２の一方の主表面から発光部材１６に入射される。発光部材１６に入射されたレーザ光Ｌは、発光部材１６においてから波長変換され、発光部材１６から白色光Ｗが出射される。

上述した実施の形態において、灯具ユニット１０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであるが、特にこれに限定されず、反射型の灯具ユニットであってもよい。また、発光部材１６から白色光Ｗを照射しているが、アンバー色光等の他の色の光を照射してもよい。また、上述した実施の形態において、車両用灯具１は、発光部材１６の下側露出面１６ａからレーザ光Ｌが入射され上側露出面１６ｂから白色光Ｗが出射される、いわゆる透過型の構造を有するが、特にこれに限定されない。例えば、車両用灯具１は、上側露出面１６ｂからレーザ光Ｌが入射され上側露出面１６ｂから白色光Ｗが出射される、いわゆる反射型の構造を有してもよい。

１車両用灯具、１６発光部材、１８レーザ光源、２８保護部材、Ｌレーザ光、Ｐ光路。

Claims

レーザ光源と、
前記レーザ光源からのレーザ光を受けて発光する発光部材と、
前記発光部材の少なくとも一部が本来あるべき位置から消失した場合に、レーザ光が進行する光路上又はレーザ光の光量が増大する光路上に設けられ、レーザ光を吸収又は散乱させる保護部材と、
開口部を有するランプボディと、
前記開口部を覆うように取り付けられた透光カバーと、
を備え、
前記レーザ光源、前記発光部材及び前記保護部材は、前記ランプボディと前記透光カバーとにより形成される灯室内に収容され、
前記レーザ光源は、前記光路が前記ランプボディと交わるように設定され、
前記保護部材は、前記光路上における前記ランプボディよりも上流側に設けられることを特徴とする車両用灯具。
前記保護部材は、レーザ光を受けて発光する発光部材を含む請求項１に記載の車両用灯具。
前記保護部材は、エクステンション部材を兼ねる請求項１又は２に記載の車両用灯具。