JP6155714B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

この発明は、光源として半導体型光源を使用する車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。従来の車両用灯具は、ＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を反射させる反射面を有するリフレクタと、反射面からの反射光を所定の配光パターンで照射する投影レンズと、ＬＥＤ光源が取り付けられているマウントプレートと、を備えるものである。ＬＥＤ光源において発生する熱は、マウントプレートを介して外部に放射される。

特開２０１２−２８１３５号公報

ＬＥＤ光源から放射される光は、高い熱を持たない。このために、近年、投影レンズとして樹脂製のレンズを使用する場合がある。この場合においては、樹脂製の投影レンズがＬＥＤ光源において発生する熱の影響を受けないようにすることが重要である。

この発明が解決しようとする課題は、樹脂製の投影レンズがＬＥＤ光源（半導体型光源）において発生する熱の影響を受けないようにすることが重要である、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、半導体型光源からの光を反射させる反射面を有するリフレクタと、反射面からの反射光を所定の配光パターンで照射する投影レンズと、半導体型光源が取り付けられているヒートシンク部材と、を備え、投影レンズが、樹脂製レンズであって、断熱部材を介してヒートシンク部材に取り付けられており、断熱部材は、投影レンズとヒートシンク部材との間における熱の伝達を抑制する、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、投影レンズと断熱部材との間、もしくは、断熱部材とヒートシンク部材との間、のうち少なくともいずれか一方には、隙間が形成されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、投影レンズが、入射面と、出射面と、外周縁部のフランジ部と、から構成されていて、ヒートシンク部材には、フランジ部に対応した取付部が設けられていて、断熱部材が、フランジ部と取付部との間に介在されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、断熱部材が、投影レンズの外周縁部のフランジ部に対応した環状形状をなす、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、樹脂製の投影レンズが断熱部材を介してヒートシンク部材に取り付けられている。このために、半導体型光源において発生する熱がヒートシンク部材を介して投影レンズに伝達（伝導）されるのを、断熱部材で抑制することができる。これにより、樹脂製の投影レンズが半導体型光源において発生する熱の影響を受けない。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態１を示す正面図である。 図２は、投影レンズ、断熱部材、ヒートシンク部材のそれぞれを示す正面図である。 図３は、投影レンズ、断熱部材、ヒートシンク部材の一部を示す側面図（図１におけるＩＩＩ線矢視図）である。 図４は、投影レンズ、断熱部材、ヒートシンク部材の一部を示す分解側面図（図３に対応する側面図）である。 図５は、投影レンズ、断熱部材、ヒートシンク部材の取付状態を示す一部拡大断面図である。 図６は、断熱部材とヒートシンク部材とを示す斜視図である。 図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す投影レンズ、断熱部材、ヒートシンク部材の一部の側面図（図３に対応する側面図）である。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の２例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。この明細書および別紙の特許請求の範囲において、前、後、上、下、左、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態１の構成の説明）
以下、この実施形態１における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。

（車両用灯具１の説明）
図１において、符号１は、この実施形態１における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、投影レンズ３と、リフレクタ４と、ヒートシンク部材５と、断熱部材６と、を備える。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５および前記断熱部材６は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５、６は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。

（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２は、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源２は、前記光（図示せず）を放射する発光面を有する発光部２０と、前記発光部２０が実装されている基板部２１と、から構成されている。前記半導体型光源２は、前記基板部２１を介して前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面は、上に向いている。

（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記リフレクタ４の内面には、回転楕円面（楕円）を基本（基調）とした自由曲面からなる反射面（図示せず）が設けられている。前記反射面は、収束型反射面であって、前記半導体型光源２からの光（図示せず）を反射光（図示せず）として前記投影レンズ３側に反射させるものである。なお、前記反射面としては、単なる回転楕円面からなる反射面であっても良い。

前記反射面は、自由曲面から構成されている。前記反射面は、第１焦点（図示せず）と、第２焦点もしくは第２焦線（図示せず）と、光軸（図示せず）と、を有する。前記反射面は、前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面に対向する。前記第１焦点は、前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面もしくはその近傍に位置する。

（投影レンズ３の説明）
前記投影レンズ３は、たとえば、ＰＣ材、ＰＭＭＡ材、ＰＣＯ材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記半導体型光源２から放射される前記光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ３は、前記半導体型光源２からの前記光であって、前記リフレクタ４からの反射光を所定の配光パターン、たとえば、ハイビーム配光パターンやロービーム配光パターンやフォグランプ配光パターンなどを、外部すなわち車両の前方に照射する。

前記投影レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記投影レンズ３は、図２（Ａ）に示すように、正面視、上部が水平をなす異形レンズをなす。前記投影レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、外周縁部のフランジ部３２と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記反射面と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記反射面に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。前記フランジ部３２の下部の左右両側には、円形の位置決め孔３３がそれぞれ設けられている。

前記投影レンズ３は、リテーナー３４により、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記投影レンズ３は、レンズ焦点すなわち物空間側の焦点面であるメリジオナル像面（図示せず）と、レンズ軸（図示せず）と、を有する。前記レンズ焦点は、前記反射面の前記第２焦点に一致もしくはほぼ一致する。

（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、樹脂や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５は、図２（Ｃ）に示すように、水平板部５０および垂直板部５１と、前記水平板部５０の下面からおよび前記垂直板部５１の背面からそれぞれ一体に設けられている複数のフィン形状部５２と、から構成されている。

前記水平板部５０の前面の左右両端部には、一対の取付部５３がそれぞれ一体に設けられている。一対の前記取付部５３は、前記投影レンズ３の前記フランジ部３２の左右両端部の円弧形状に対応した円弧形状をなす。

一対の前記取付部５３の前面の下部には、円柱形状の位置決めピン５４が前記投影レンズ３の前記位置決め孔３３に対応してそれぞれ一体に設けられている。前記位置決めピン５４が前記投影レンズ３の前記位置決め孔３３に嵌合することにより、前記ヒートシンク部材５と前記投影レンズ３との相対位置が決まる。

一対の前記取付部５３の前面の上下両端部には、円柱形状の凸部５５が前記位置決めピン５４を上下に挟むようにそれぞれ一体に設けられている。前記凸部５５は、前記取付部５３の前面と前記断熱部材６の後面との間に隙間Ｃを形成するものである。

前記ヒートシンク部材５には、前記リフレクタ４が取り付けられている。前記水平板部５０の上面には、前記半導体型光源２が取り付けられている。前記取付部５３には、前記断熱部材６を介して前記投影レンズ３が取り付けられている。前記ヒートシンク部材５は、前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記断熱部材６を取り付ける取付部材を兼用する。

（断熱部材６の説明）
前記断熱部材６は、熱伝達率（熱伝導率）が低い（小さい）部材、たとえば、ＰＣなどの樹脂部材から構成されている。前記断熱部材６は、図２（Ｂ）に示すように、前記投影レンズ３の前記フランジ部３２の環状形状に対応した環状形状をなす。

前記断熱部材６の下部の左右両側には、円形の位置決め孔６０が前記投影レンズ３の前記位置決め孔３３および前記ヒートシンク部材５の前記位置決めピン５４に対応してそれぞれ設けられている。前記位置決め孔６０に前記ヒートシンク部材５の前記位置決めピン５４が嵌合することにより、前記断熱部材６と前記ヒートシンク部材５との相対位置が決まる。

前記断熱部材６の前面の上下両端部には、円柱形状の凸部６１が前記位置決め孔６０を上下に挟むようにそれぞれ一体に設けられている。前記凸部６１は、前記断熱部材６の前面と前記投影レンズ３の前記フランジ部３２の後面との間に隙間Ｃを形成するものである。

（投影レンズ３とヒートシンク部材５と断熱部材６との組付状態の説明）
図３、図４、図５に示すように、前記ヒートシンク部材５の前記位置決めピン５４が前記断熱部材６の位置決め孔６０および前記投影レンズ３の前記位置決め孔３３に嵌合している。これにより、前記投影レンズ３と前記ヒートシンク部材５と前記断熱部材６とは、相対位置が決められる。

前記ヒートシンク部材５の前記凸部５５が前記断熱部材６の後面に当接している。これにより、前記ヒートシンク部材５の前記取付部５３の前面と前記断熱部材６の後面との間には、隙間Ｃが形成されている。

前記断熱部材６の前記凸部６１が前記投影レンズ３の前記フランジ部３２の後面に当接している。これにより、前記断熱部材６の前面と前記投影レンズ３の前記フランジ部３２の後面との間には、隙間Ｃが形成されている。

（実施形態１の作用の説明）
この実施形態１における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

半導体型光源２の発光部２０を点灯発光させる。すると、半導体型光源２の発光部２０から放射された光は、リフレクタ４の反射面で投影レンズ３に反射する。その反射光は、所定の配光パターンとして投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。

半導体型光源２の発光部２０において発生する熱は、基板部２１を介してヒートシンク部材５の水平板部５０に伝達（伝導）される。水平板部５０に伝達された熱の大部分は、主に、ヒートシンク部材５のフィン形状部５２から外部に放射される。

一方、水平板部５０に伝達された熱の一部は、取付部５３に伝達される。このとき、取付部５３と断熱部材６との間には、隙間Ｃ（すなわち、熱伝達率（熱伝導率）が小さい（熱抵抗が大きい）空気層）が形成されているので、取付部５３に伝達された熱は、断熱部材６にほとんど伝達されない。なお、取付部５３に伝達された熱がヒートシンク部材５の凸部５５を介して断熱部材６に伝達されたとしても、その断熱部材６に伝達された熱は低い。

また、断熱部材６と投影レンズ３のフランジ部３２との間には、同じく、隙間Ｃ（すなわち、熱伝達率（熱伝導率）が小さい（熱抵抗が大きい）空気層）が形成されているので、断熱部材６に伝達された熱は、フランジ部３２にほとんど伝達されない。なお、断熱部材６に伝達された熱が断熱部材６の凸部６１を介してフランジ部３２に伝達されたとしても、そのフランジ部３２に伝達された熱は、極めて低い。

しかも、投影レンズ３のフランジ部３２とヒートシンク部材５の取付部５３との間には、断熱部材６が介在されているので、取付部５３から放射される熱（放射熱、輻射熱）は、断熱部材６で遮蔽（遮断）される。この結果、投影レンズ３は、ヒートシンク部材５の取付部５３からの熱の影響を受けない。

（実施形態１の効果の説明）
この実施形態１における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態１における車両用灯具１は、樹脂製の投影レンズ３が断熱部材６を介してヒートシンク部材５に取り付けられている。このために、半導体型光源２において発生する熱がヒートシンク部材５を介して投影レンズ３に伝達（伝導）されるのを、断熱部材６で抑制することができる。これにより、樹脂製の投影レンズ３が半導体型光源２において発生する熱の影響を受けない。

この実施形態１における車両用灯具１は、投影レンズ３のフランジ部３２と断熱部材６との間、および、断熱部材６とヒートシンク部材５の取付部５３との間には、隙間Ｃがそれぞれ形成されている。この結果、ヒートシンク部材５の取付部５３の熱が投影レンズ３のフランジ部３２に伝達（伝導、対流、放射）されるのを確実に防ぐことができる。これにより、樹脂製の投影レンズ３が半導体型光源２において発生する熱の影響をさらに確実に受けない。

この実施形態１における車両用灯具１は、投影レンズ３が、入射面３０と、出射面３１と、外周縁部のフランジ部３２と、から構成されていて、ヒートシンク部材５には、フランジ部３２に対応した取付部５３が設けられていて、断熱部材６が、フランジ部３２と取付部５３との間に介在されている。この結果、半導体型光源２からの光であって、リフレクタ４からの反射光は、取付部５３および断熱部材６により遮蔽されずに、投影レンズ３の入射面３０に入射することができる。

この実施形態１における車両用灯具１は、断熱部材６が投影レンズ３の外周縁部のフランジ部３２に対応した環状形状をなす。この結果、断熱部材６が１個の部品からなるので、取り扱いが容易となり、投影レンズ３とヒートシンク部材５と断熱部材６との組付作業が容易となり、組付精度が向上しかつ製造コストを安価にすることができる。

（実施形態２の構成、作用、効果の説明）
図７は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態２を示す。図中、図１〜図６と同符号は、同一のものを示す。以下、この実施形態２における車両用灯具について説明する。

前記の実施形態１における車両用灯具１は、断熱部材６が投影レンズ３の外周縁部のフランジ部３２に対応した環状形状をなすものである。これに対して、この実施形態２における車両用灯具は、断熱部材６００を、実施形態１のヒートシンク部材５の取付部５３と同様に、投影レンズ３の外周縁部のフランジ部３２の一部に対応した一部の形状（たとえば、円弧形状）とするものである。

この実施形態２における車両用灯具は、以上のごとき構成からなるので、前記の実施形態１における車両用灯具１とほぼ同様の作用効果を達成することができる。

（実施形態１、２以外の例の説明）
なお、この実施形態１、２においては、投影レンズ３のフランジ部３２と断熱部材６、６００との間、および、断熱部材６、６００とヒートシンク部材５の取付部５３との間に、隙間Ｃをそれぞれ形成するものである。ところが、この発明においては、投影レンズ３のフランジ部３２と断熱部材６、６００との間に隙間を設けなくても良いし、断熱部材６、６００とヒートシンク部材５の取付部５３との間に隙間を設けなくても良い。

１ 車両用灯具
２ 半導体型光源
２０ 発光部
２１ 基板部
３ 投影レンズ
３０ 入射面
３１ 出射面
３２ フランジ部
３３ 位置決め孔
３４ リテーナー
４ リフレクタ
５ ヒートシンク部材
５０ 水平板部
５１ 垂直板部
５２ フィン形状部
５３ 取付部
５４ 位置決めピン
５５ 凸部
６ 断熱部材
６０ 位置決め孔
６１ 凸部
Ｃ 隙間

Claims (5)

1. 半導体型光源と、
   前記半導体型光源からの光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
   前記反射面からの反射光を所定の配光パターンで照射する投影レンズと、
   前記半導体型光源が取り付けられているヒートシンク部材と、
   を備え、
   前記投影レンズは、樹脂製レンズであって、断熱部材を介して前記ヒートシンク部材に取り付けられており、
   前記断熱部材は、前記投影レンズと前記ヒートシンク部材との間における熱の伝達を抑制する、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記投影レンズと前記断熱部材との間、もしくは、前記断熱部材と前記ヒートシンク部材との間、のうち少なくともいずれか一方には、隙間が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記投影レンズは、入射面と、出射面と、外周縁部のフランジ部と、から構成されていて、
   前記ヒートシンク部材には、前記フランジ部に対応した取付部が設けられていて、
   前記断熱部材は、前記フランジ部と前記取付部との間に介在されている、
   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。
4. 前記断熱部材は、前記投影レンズの外周縁部のフランジ部に対応した環状形状をなす、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記投影レンズは、外周縁部にフランジ部を有し、
   前記ヒートシンク部材は、前記フランジ部に対応した取付部を有し、
   前記断熱部材は、前記フランジ部と前記取付部との間に介在され、前記フランジ部に向けて突出する凸部を有し、
   前記取付部は、前記断熱部材に向けて突出する凸部を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用灯具。

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