JP2017010639A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】光源より発生する熱を放熱しつつ光源から光学部材への伝熱の影響を抑え、かつエンジン及び光源からの熱による光源と樹脂製光学部材との相対的位置のずれを小さくできる車両用前照灯を提供する。【解決手段】 金属製灯具ユニット１０は光源１０−１、…よりなる。各光源１０−１、…は、ベース部１１ａ及び放熱フィン１１ｂよりなる金属製ヒートシンク１１、金属製ベース部１２、台座１３及びＬＥＤ素子１４よりなる。樹脂製ブラケット２０は各光源の台座１３を貫通させるための開口２１−１、…を有し、各開口の両側に光源１０−１、…のベース部１２のねじ穴１２ａに樹脂製ブラケット２０を固定させるためのねじ２２を有する。樹脂製一体レンズ３０には、レンズ３１、３２が形成されている。樹脂製一体レンズ３０の両端には、樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に対応したねじ３３が設けられ、樹脂製一体レンズ３０は樹脂製ブラケット２０に固定される。【選択図】 図１

Description

本発明は車両用前照灯に関する。

従来の車両用前照灯は、金属製ヒートシンク及び光源を対向せしめて保持する金属製ブラケットと、光源からの光を集光するための樹脂製光学部材たとえば樹脂製一体レンズとによって構成されている（参照：特許文献１）。１ｍｍ角の光源を用いた樹脂製一体レンズは、走行ビーム（ハイビーム）の場合、前方中心付近に半値幅５°程度に集中させて最大光度を発揮し、他方、すれ違いビーム（ロービーム）の場合、前方水平線付近にカットオフラインを形成し、対向車線側車両にグレアを与えないようさらにカットオフラインを０．５７°程度下向きに制御して前方中心にカットオフラインをつなぐエルボを形成する。また、光源からの発生する熱は金属製ヒートシンク及び金属製ブラケットから放散される。

特開２０１４−１１０２１３号公報 特許第５３７８５５８号公報（特開２０１２−１４２２９３４号公報）

上述の従来の車両用前照灯においては、エンジン及び光源からの熱によって金属製ブラケット及び樹脂製一体レンズが熱膨張するが、このとき、これらの熱膨張率の差から、各光源の光学基準と樹脂製一体レンズのそれぞれ対応する光学基準との相対的位置がずれる。たとえば、金属製ブラケットをアルミニウム合金ＡＤＣ１２で形成すれば、その熱膨張率は２．１×１０^−５Ｋであり、他方、樹脂製一体レンズをポリカーボネートで形成すれば、その熱膨張率は６．５×１０^−５ＫとＡＤＣ１２の熱膨張率の３倍もあり、光源の配列全長が１２０ｍｍであれば、−４０℃〜１００℃に変化したときに各光源の光学基準と樹脂製光学部材のそれぞれ対応する光学基準との相対的位置のずれは最大で０．７４ｍｍと大きくなる。この結果、走行ビーム（ハイビーム）の場合、前方中心付近の最大光度の位置が０．７５°程度ずれて遠方視認性が低下するという課題がある。また、すれ違いビーム（ロービーム）の場合、エルボの位置がずれて対向車にグレアを与えると共に、走行ビーム（ハイビーム）と同様に、最大光度の位置がずれるという課題がある。さらに、光源と樹脂製一体レンズとの保持部に応力が発生して変形または割れが発生して配光が乱れるという課題もある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用前照灯は、複数の光源と、複数の光源を固定する樹脂製ブラケットと、樹脂製ブラケットに固定される樹脂製光学部材とを具備し、各光源は、金属部材と、金属部材に固定された半導体発光素子とを具備し、樹脂製光学部材は、光源のすべての光を配光制御する一体成形された光学部材であるものである。

また、光源と樹脂製ブラケットとの間を固定する少なくとも２つの固定手段は、車両前方方向から見て光源の中心を通る樹脂製ブラケットの長手方向直線上に位置し、または光源の中心を通る樹脂製ブラケットの長手方向直線に直交し光源の中心を通る垂直線上に位置する。これにより、光源は、温度による金属部材と樹脂製ブラケットとの熱膨張差にかかわらず回転せず、樹脂製ブラケットの長手方向に一定の角度で保持される。

尚、車両用照明装置として、光源と、光源を保持する開口を有する樹脂製ブラケットと、樹脂製光学部材とを具備し、樹脂製光学部材は樹脂製ブラケットによって保持されたものがある（参照：特許文献２）。しかし、この車両用照明装置は前照灯でなく、リアランプ（標識灯）であり、従って、エンジンからの熱も受けず、光源出力も小さい。この結果、上述の課題は生ぜず、光源をヒートシンク付金属部材に保持する必要はない。

本発明によれば、樹脂製ブラケットと樹脂製光学部材との間の熱膨張率の差は小さくなり、従って、エンジン及び光源からの熱による光源と樹脂製光学部材に対する相対的位置のずれを小さくできる。この結果、走行ビーム（ハイビーム）の場合、前方中心付近の最大光度の位置のずれがなく遠方視認性の低下を抑止でき、また、すれ違いビーム（ロービーム）の場合、エルボの位置のずれがなく、従って、対向車にグレアを与えることもなく、走行ビーム（ハイビーム）と同様に、最大光度の位置のずれを抑止できる。さらに、光源と樹脂製光学部材との保持部に応力の発生による変形または割れの発生を抑止して配光の乱れを抑止できる。さらに、光源が金属部材で放熱されているので、光源出力を大きくすることが可能となる。さらにまた、光源と樹脂製光学部材とが直接触れずに低熱伝導の樹脂製ブラケットにより断熱されるので、樹脂製光学部材が熱による変形などを起こしづらい。

本発明に係る車両用前照灯の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。 図１の樹脂製ブラケットのねじの位置を説明する図である。 図１の車両用前照灯の組立後の斜視図である。 図３の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明に係る車両用前照灯の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は下視分解斜視図である。 図５の車両用前照灯の組立後の斜視図である。 図６の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明に係る車両用前照灯の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。 図８の車両用前照灯の組立後の斜視図である。 図９の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明に係る車両用前照灯の第４の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。 図１１の車両用前照灯の組立後の斜視図である。 図１２の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図１は本発明に係る車両用前照灯の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。

図１において、１０は金属製灯具ユニット、２０は樹脂製ブラケット、３０は樹脂製一体レンズである。つまり、図１の車両用前照灯は光源を焦点として樹脂製一体レンズ３０で投影する直射投影型である。

金属製灯具ユニット１０は光源１０−１、１０−２、…、１０−７よりなる。各光源１０−１、１０−２、…、１０−７は、ベース部１１ａ及び放熱フィン１１ｂよりなる金属製ヒートシンク１１、金属製ベース部１２、台座１３及び台座１３上に固定されたたとえば１ｍｍ角の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子１４よりなる。尚、台座１３は金属でも絶縁性材料でもよい。また、ベース部１１ａ及び金属製ベース部１２は一体としてもよい。光源１０−１、１０−２、…、１０−７は、後述の樹脂製一体レンズ３０によって２つのグループに分けられる。すなわち、光源１０−１、１０−３、１０−５、１０−７はハイビーム／ロービーム兼用であり、これらの間の光源１０−２、１０−４、１０−６はハイビーム専用である。

樹脂製ブラケット２０は各光源１０−１、１０−２、…、１０−７の台座１３を貫通させるための開口２１−１、２１−２、…、２１−７を有し、また、開口２１−１、２１−２、…、２１−７の両側に光源１０−１、１０−２、…、１０−７のベース部１２のねじ穴１２ａに樹脂製ブラケット２０を固定させるためのねじ穴に設けられたねじ２２を有する。尚、固定手段としてのねじ２２は各光源１０−１、１０−２、…、１０−７に対して少なくとも２つ設けられる。

図２の（Ａ）に示すように、ねじ２２は、車両前方方向から見て開口２１−１、２１−２、…、２１−７の中心Ｃを通る長手方向直線Ｌ１上に位置するか、または、図２の（Ｂ）に示すように、長手方向直線Ｌ１と直交して開口２１−１、２１−２、…、２１−７の中心Ｃを通る垂直線Ｌ２上に位置している。これにより、樹脂製ブラケット２０が長手方向に伸縮しても、開口２１−１、２１−２、…、２１−７に嵌め込められた台座１３の光源１０−１、１０−２、…、１０−７は回転せず、従って、光源１０−１、１０−２、…、１０−７は温度にかかわらず樹脂製ブラケット２０の長手方向に一定角度で保持される。

図１に戻ると、樹脂製一体レンズ３０には、ハイビーム／ロービーム兼用光源としての光源１０−１、１０−３、１０−５、１０−７に対応した広い配光特性の４つのレンズ３１及びハイビーム専用光源としての光源１０−２、１０−４、１０−６に対応した３つの狭い配光特性のレンズ３２が形成されている。樹脂製一体レンズ３０の両端には、樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に対応したねじ穴に設けられたねじ３３が設けられており、ねじ３３によって樹脂製一体レンズ３０は樹脂製ブラケット２０に固定されて保持される。

図３は図１の車両用前照灯の組立後の斜視図、図４は図３の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図３、図４に示すごとく、各光源１０−１、１０−２、…、１０−７のベース１２のねじ穴１２ａに樹脂製ブラケット２０のねじ２２（図１参照）を挿入することにより光源１０−１、１０−２、…、１０−７を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。次いで、樹脂製一体レンズ３０のねじ３３を樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に挿入することにより樹脂製一体レンズ３０を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。金属製灯具ユニット１０の各光源１０−１、１０−２、…、１０−７、樹脂製ブラケット２０及び樹脂製一体レンズ３０の取付面は車両前方方向に対して垂直となっている。樹脂製ブラケット２０と樹脂製一体レンズ３０との熱膨張率の差は小さいので、樹脂製ブラケット２０と樹脂製一体レンズ３０とのねじ穴２３及びねじ３３よりなる保持部分での応力は小さく、従って、変形または割れの発生は抑制される。また、光源１０−１、１０−２、…、１０−７においては、台座１３とヒートシンク１１との間には樹脂が存在しないので、ヒートシンク１１の熱放散効率は高い。

図５は本発明に係る車両用前照灯の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は下視分解斜視図である。

図５において、１０’は金属製灯具ユニット、２０は樹脂製ブラケット、３０’は樹脂製一体リフレクタである。つまり、図５の車両用前照灯は光源を焦点として樹脂製一体リフレクタ３０’で投影するリフレクタ型である。

灯具ユニット１０’の光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７の台座１３’は、図１の灯具ユニット１０の光源１０−１、１０−２、…、１０−７の台座１３と異なり、台座１３’上のＬＥＤ素子１４’を上向きになるように構成されている。光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７は、後述の樹脂製一体リフレクタ３０’によって２つのグループに分けられる。すなわち、光源１０’−１、１０’−３、１０’−５、１０’−７はハイビーム／ロービーム兼用であり、これらの間の光源１０’−２、１０’−４、１０’−６はハイビーム専用である。

樹脂製ブラケット２０は各光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７の台座１３’を貫通させるための開口２１−１、２１−２、…、２１−７を有し、また、開口２１−１、２１−２、…、２１−７の両側に光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７のベース部１２を樹脂製ブラケット２０に結合させるための図１の場合と同様のねじ２２を有する。

樹脂製一体リフレクタ３０’には、ハイビーム／ロービーム兼用光源としての光源１０’−１、１０’−３、１０’−５、１０’−７に対応した４つのリフレクタ３１’及びハイビーム専用光源としての光源１０’−２、１０’−４、１０’−６に対応した３つのリフレクタ３２’が形成されている。樹脂製一体リフレクタ３０’の両端には、樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に対応したねじ穴に設けられたねじ３３が設けられており、ねじ３３’によって樹脂製一体リフレクタ３０’は樹脂製ブラケット２０に固定されて保持される。

図６は図５の車両用前照灯の組立後の斜視図、図７は図６の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図６、図７に示すごとく、各光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７のベース１２のねじ穴１２ａ（図５参照）に樹脂製ブラケット２０のねじ２２を挿入することにより光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７を樹脂製ブラケット２０に固定保持させ、次いで、樹脂製一体レンズ３０’のねじ３３’によって樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に挿入することにより樹脂製一体リフレクタ３０’を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。金属製灯具ユニット１０’の各光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７、樹脂製ブラケット２０及び樹脂製一体リフレクタ３０’の取付面は車両前方方向に対して垂直となっている。樹脂製ブラケット２０と樹脂製一体リフレクタ３０’との熱膨張率の差は小さいので、樹脂製ブラケット２０と樹脂製一体リフレクタ３０’とのねじ穴２３及びねじ３３’よりなる保持部分での応力は小さく変形または割れの発生は抑制される。また、光源１０’−１、１０’−２、…、１０’−７においては、台座１３’とヒートシンク１１との間には樹脂が存在しないので、ヒートシンク１１の熱放散効率は高い。

図８は本発明に係る車両用前照灯の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。

図８において、１０”は金属製灯具ユニット、２０は樹脂製ブラケット、３０は樹脂製一体レンズである。つまり、図８の車両用前照灯は個別リフレクタで焦点を形成して樹脂製一体レンズ３０で投影するプロジェクタ型である。

灯具ユニット１０”の光源１０”−１、１０”−２、…、１０”−７の台座１３’には、ＬＥＤ素子１４’を上向きに設けると共に、ＬＥＤ素子１４’からの光を反射する個別リフレクタ１５’を設けてある。

図９は図８の車両用前照灯の組立後の斜視図、図１０は図９の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図９、図１０に示すごとく、各光源１０”−１、１０”−２、…、１０”−７を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。次いで、樹脂製一体レンズ３０のねじ３３を樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３（図８の（Ｂ）参照）に挿入することにより樹脂製一体レンズ３０を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。特に、図１０の（Ｃ）に示すごとく、ＬＥＤ素子１４’からの光は個別リフレクタ１５’によって反射され一端焦点に集光し、その後、樹脂製一体レンズ３０のレンズ３１もしくは３２に向う。その他の部分は図１の車両用前照灯と同一である。

図１１は本発明に係る車両用前照灯の第４の実施の形態を示し、（Ａ）は分解上面図、（Ｂ）は分解斜視図である。

図１１において、図１の構成要素に樹脂製エクステンション４０を付加したものである。すなわち、樹脂製一体レンズ３０は樹脂製エクステンション４０によって保持され、樹脂製エクステンション４０が樹脂製ブラケット２０に保持されることになる。このため、樹脂製一体レンズ３０に設けられていたねじ穴及びねじ３３は樹脂製エクステンション４０に移行させる。

図１２は図１１の車両用前照灯の組立後の斜視図、図１３は図１２の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。

図１２、図１３に示すごとく、各光源１０−１、１０−２、…、１０−７のベース１２のねじ穴１２ａに樹脂製ブラケット２０のねじ２２（図１１参照）を挿入することにより光源１０−１、１０−２、…、１０−７を樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。次いで、樹脂製一体レンズ３０を樹脂製エクステンション４０内に収容し、樹脂製エクステンション４０のねじ３３を樹脂製ブラケット２０のねじ穴２３に挿入することにより樹脂製一体レンズ３０を樹脂製エクステンション４０を介して樹脂製ブラケット２０に固定保持させる。この場合も、金属製灯具ユニット１０の各光源１０−１、１０−２、…、１０−７、樹脂製ブラケット２０及び樹脂製一体レンズ３０の取付面は車両前方方向に対して垂直となっている。樹脂製ブラケット２０と樹脂製一体レンズ３０との熱膨張率の差は小さいので、樹脂製ブラケット２０と樹脂製エクステンション４０とのねじ穴２３及びねじ３３よりなる保持部分での応力は小さく、従って、変形または割れの発生は抑制される。

上述の実施の形態における樹脂製ブラケットの樹脂、樹脂製光学部材及び樹脂製エクステンションの樹脂は熱膨張率に差がないことから同一であることが好ましいが、相異なってもよい。この場合、たとえば、熱膨張率比が０．５〜２倍でもよい。

尚、本発明はＬＥＤ素子以外の他の半導体発光素子にも適用できる。また、樹脂製ブラケットとして樹脂製光学部材より耐熱温度が高い材質のものを用いることで、金属部材からの伝熱によって変形しにくくなるので、光源の高出力化が可能になる。

また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用し得る。例えば、樹脂製ブラケットを灯具筐体に対して傾動可能に保持することにより、配光調整機構にも適用できる。

１０、１０’、１０”：支持脚
１０−１、１０−２、…、１０−７；１０’−１、１０’−２、…、１０’−７；１０”−１、１０”−２、…、１０”−７：光源
１１：ヒートシンク
１１ａ：ベース部
１１ｂ：放熱フィン
１２：ベース部
１２ａ：ねじ穴
１３、１３’：台座
１４、１４’：ＬＥＤ素子
１５’：個別リフレクタ
２０：樹脂製ブラケット
２１−１、２１−２、…、２１−７：開口
２２：ねじ（固定手段）
２３：ねじ穴
３０：樹脂製一体レンズ
３０’：樹脂製一体リフレクタ
３１：ハイビーム／ロービーム兼用レンズ
３１’：ハイビーム／ロービーム兼用リフレクタ
３２：ハイビーム専用レンズ
３２’：ハイビーム専用リフレクタ
３３、３３’：ねじ
４０：樹脂製エクステンション
Ｌ１：長手方向直線
Ｌ２：垂直線

Claims (9)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源を固定する樹脂製ブラケットと、
   前記樹脂製ブラケットに固定される樹脂製光学部材とを具備し、
   前記各光源は、金属部材と、前記金属部材に固定された半導体発光素子とを具備し、
   前記樹脂製光学部材は、前記光源のすべての光を配光制御する一体成形された光学部材である車両用前照灯。
2. 前記樹脂製ブラケットは開口を有し、前記各光源は前記開口に固定される請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記光源と前記樹脂製ブラケットとの間を固定する少なくとも２つの固定手段は、車両前方方向から見て前記光源の中心を通る前記樹脂製ブラケットの長手方向直線上に位置する請求項１に記載の車両用前照灯。
4. 前記光源と前記樹脂製ブラケットとの間を固定する少なくとも２つの固定手段は、車両前方方向から見て前記光源の中心を通る前記樹脂製ブラケットの長手方向直線に直交し前記光源の中心を通る垂直線上に位置する請求項１に記載の車両用前照灯。
5. 前記樹脂製光学部材は樹脂製一体レンズである請求項１に記載の車両用前照灯。
6. 前記樹脂製光学部材は樹脂製一体リフレクタである請求項１に記載の車両用前照灯。
7. 前記光源は個別リフレクタを具備する請求項５に記載の車両用前照灯。
8. さらに、前記樹脂製光学部材を覆う樹脂製エクステンションを具備し、前記樹脂製光学部材は前記樹脂製エクステンションを介して前記樹脂製ブラケットによって保持されている請求項１に記載の車両用前照灯。
9. 前記樹脂製ブラケットは前記樹脂製光学部材より耐熱温度が高い請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
   

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