JP4192806B2 - プロジェクタ型車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、例えばヘッドランプとして適用される、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたプロジェクタ型車両用灯具に関する。

図１１は、この種のプロジェクタ型車両用灯具１００を示す（例えば、特許文献１参照）。この車両用灯具１００は、凹面鏡１の第１焦点の近傍に設けられる光源バルブ２と、光源バルブ２から出射して凹面鏡１で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズ３とを備えて大略構成されている。

詳しくは、車両用灯具１００は、光源バルブ２と凸レンズ３との間にシェード４が設けられており、このシェード４によりすれ違い用のビームとして好適なカットラインを有する配光パターンを得ることができる。

光源バルブ２は、そのフィラメントを凹面鏡１の第１焦点に位置させると共に、その電気接続部を筒状開口部１ａに嵌着して取り付けられている。凹面鏡１の開放端にはフレーム５が取り付けられており、フレーム５には凸レンズ３が固着されると共に、シェード４を支承している。

さらに車両用灯具１００は、図１２に示すように、凹面鏡１の光源バルブ２の装着用の筒状開口部１ａに直近の上方に換気用の透孔１ｂが、同じく直近の下方に換気用の透孔１ｃがそれぞれ設けられている。

そして車両用灯具１００は、点灯時光源バルブ２の周辺が高温になるが、その熱はこれら透孔１ｂ、１ｃ間で生じる熱対流により放熱されるので、光源バルブ２の周辺の昇温が抑制される。
実願平４−７６３２２号（実開平６−４１０１０号）のマイクロフィルム

しかしながら、車両用灯具１００においては、光源バルブ２の出射光が高い熱エネルギーを持っているので、凸レンズ３はガラスで形成しなければならず、そのため灯具重量の増大を招く、という課題を有している。

また、車両用灯具１００では、例えば、凹面鏡１がアルミ蒸着板、樹脂、あるいは鉄板で形成されており、凸レンズ３がガラスで形成されており、シェード４がアルミ蒸着板、あるいは鉄板で形成されており、フレーム５がアルミ蒸着板で形成されている。このように、車両用灯具１００は、各部品に使われている材料が異なるため、各部品を別々に作り、これら複数の部品を組み付ける必要があるが、精度を必要としている光軸方向の寸法が、アッシ（Ａｓｓｙ）バラツキや部品寸法バラツキにより、設計値通りになりぬくく、ひいては配光性能についてのバラツキが大きくなる、という課題を有している。

また、車両用灯具１００は、部品点数が多く、これにより部品管理が煩雑で、組み付け工数も増大し、ひいてはコスト高を招く、という課題を有している。

さらには、車両用灯具１００は、透孔１ｂ、１ｃが設けられた、凹面鏡１の中央部付近の反射性能が低下し、ひいては配光パターン中央部のホットゾーンの照度が低下する、という課題をも有している。

そこで、本発明は、灯具重量の軽減および部品点数の削減を図ることができると共に、優れた配光性能を安定して得ることができ、かつ凹面鏡の反射性能を最大限発揮して配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることが可能なプロジェクタ型車両用灯具を提供することを目的としている。

前記した目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、凹面鏡の第１焦点の近傍に設けられる光源と、前記光源から出射して前記凹面鏡で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズとを備えたプロジェクタ型車両用灯具であって、
前記光源は、複数個の小リフレクタの各々に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡の第１焦点の近傍に、前記小凹面鏡に発光部を対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤで構成されており、
前記小リフレクタおよび該小リフレクタの前記開口部を覆う小凸レンズは、同一の透明樹脂材で熱膨張率を同じくして形成されており、
前記小リフレクタは、前記小凸レンズの上側固定部と前記小凹面鏡と光源固定部とを一体に形成した上部リフレクタと、前記小凸レンズの下側固定部とシェードとを一体に形成し前記上部リフレクタに下側から結合する下部リフレクタとを有して構成されており、
前記上部リフレクタと前記下部リフレクタとを結合すると共に、前記小凸レンズを前記上側固定部と前記下側固定部とで固定し、かつ前記ＬＥＤを前記光源固定部に固定して前記小リフレクタ毎に小プロジェクタ型灯具を構成し、
前記複数個の小リフレクタで構成される複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング内に組み込んだことを特徴とする。

このため、請求項１記載の発明では、ＬＥＤの光は、各小プロジェクタ型灯具毎に、小凹面鏡に向かって出射すると共に、この小凹面鏡で反射されて小凸レンズに達し、かつ小凸レンズを通過することによって、平行な光束に調光されて車両用灯具の前方へ出射し、所望の配光パターンを奏することができる。

また、光源として適用したＬＥＤは、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズおよび小リフレクタを樹脂製にすることができる。

また、小凸レンズおよび小リフレクタは、樹脂製であるので、鉄板やアルミ蒸着板を用いたのに比べ、寸法精度良く形成することができる。

また、小リフレクタを構成する一方の上部リフレクタには、小凸レンズの上側固定部、小凹面鏡、および光源固定部が一体に形成されており、かつ他方の下部リフレクタには、小凸レンズの下側固定部、およびシェードが一体に形成されているので、光学的に位置関係の重要な小凸レンズ、小凹面鏡、ＬＥＤ、およびシェードの相対的な位置を精度良く決定することができる。

また、小凸レンズと小リフレクタとが、熱膨張率を同じくして形成されるので、熱変形による歪みの発生を極力避けることができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
前記上部および下部リフレクタは、その内面にアルミ蒸着が施されて構成されていることを特徴としている。

このため、請求項２記載の発明では、上部および下部リフレクタが透明樹脂材で形成されるので、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができる。

以上、詳述したように、請求項１記載の発明によれば、光源として適用したＬＥＤは、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約して小リフレクタを小型化することができ、かつその出射光の熱エネルギーもフィラメント付き光源に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズおよび小リフレクタを樹脂製にすることができ、総じて車両用灯具全体のコンパクト化および重量の軽減を図ることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、小凹面鏡に換気用の孔を穿設する必要がないので、小凹面鏡の反射性能を最大限発揮して配光パターンのホットゾーンの充分な照度を得ることができ、ひいては走行車線の視認性を向上させることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、光学的に位置関係の重要な小凸レンズ、小凹面鏡、ＬＥＤ、およびシェードの相対的な位置を精度良く決定することができ、これにより光学的に優れた小プロジェクタ型灯具を品質の安定したものとして形成することができる。

さらに、請求項１記載の発明によれば、部品点数が少ないので、部品管理も容易で、容易に組み立てることができ、ひいてはコストの低減化をも図ることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、小凸レンズと小リフレクタとが、熱膨張率を同じくして形成されるので、熱変形による歪みの発生を極力避けることができ、これにより小プロジェクタ型灯具の光学的に優れた特性を長期間の使用に亘って維持することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、小リフレクタを構成する上部および下部リフレクタが透明樹脂材で形成されるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができ、ひいては見栄えを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１１、図１２に開示したものと同一機能を奏する構成要素は、同一符号を付して説明する。

図１〜図３は、本発明のプロジェクタ型車両用灯具Ａを示す。この車両用灯具Ａは、ＬＥＤ１１を光源とする複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１０ｊを１個のハウジング２０内に組み込んで大略構成されている。なお、小プロジェクタ型灯具は、以下代表例で示すときは、符号１０で示す。

ハウジング２０は、前部を開口したケーシング２２と、ケーシング２２の開口部を覆う素通しガラス２１とから構成されている。そして、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊは、取付具２３を介してケーシング２２に固着されることによってハウジング２０内に組み込まれている。このとき、取付具２３は、図外の２個のアジャストスクリュウとピボット構造とにより、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊの全体を上下左右に光軸調整可能にケーシング２２に支持されている。なお、図１および図２中、符号２６、２７は、それぞれクリアランスランプ、フロントターンランプである。

また、小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊは、その取付位置によって、例えば次の配光パターンが得られるように設計される。

図６は、その配光パターンで、（ａ）は水平拡散タイプ（第１配光パターン）、（ｂ）は集光フラットタイプ（第２配光パターン）、（ｃ）はすれ違いビームのカットラインを有する水平拡散タイプ（第３配光パターン）、（ｄ）はすれ違いビームのカットラインを有する集光フラットタイプ（第４配光パターン）をそれぞれ示す。

そして、小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊ中、小プロジェクタ型灯具１０ａ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｇは、第３配光パターン（図６（ｃ）参照）が得られるように設計され、小プロジェクタ型灯具１０ｂ、１０ｅ、１０ｆは、第４配光パターン（図６（ｄ）参照）が得られるように設計され、小プロジェクタ型灯具１０ｈ、１０ｉ、１０ｊは、第１配光パターン（図６（ａ）参照）が得られるように設計される。そして車両用灯具Ａは、総じて、図９に示す、すれ違いビームに適した配光パターンＬＰを奏することができる。

詳しくは、車両用灯具Ａにおいては、光源は、図７に示すように、複数個の小リフレクタ１４の各々に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に、小凹面鏡７に発光部１１ａを対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤ１１（図４、図５参照）で構成されている。

ＬＥＤ１１は、図４および図５に示すように、取付板９に固着されてサブアッシされており、取付板９を上部リフレクタ１２の後側の略半部分に設けた光源固定部１９にねじ２４で結合することにより、その発光部１１ａを小凹面鏡７に対向させて取り付けられる。図４および図５中、符号２５は４本のリード線で、内２本がＬＥＤ１１のリード線で、他の２本が冷却素子用である。

本実施形態では、ＬＥＤ１１は、その発光部１１ａを、小凸レンズ６の中心部位と第１焦点Ｆ１を通る灯具１０の光軸Ｚに対して略直交方向に配置して設置されている。図８は、ＬＥＤ１１の発光部１１ａから出射される光の出射パターンＬ０を示しており、図７（ｂ）の破線は、その出射パターンＬ０の光の小凹面鏡７への入射状態を示している。

また、小プロジェクタ型灯具１０は、前部側を開口した第１樹脂材製の小リフレクタ１４と、小リフレクタ１４の前開口部を覆って灯室１４ａを構成する第２樹脂材製の小凸レンズ６とを備えて構成されている。このとき、第１樹脂材としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、が用いられ、第２樹脂材としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、が用いられる。

また、小リフレクタ１４は、図７および図１０に示すように、小凸レンズ６の上側固定部１５ａと小凹面鏡７と光源固定部１９とを一体に形成した上部リフレクタ１２と、小凸レンズ６の下側固定部１６ａとシェード４とを一体に形成し上部リフレクタ１２に下側から結合する下部リフレクタ１３とを有して構成されている。

上部リフレクタ１２は、その後部側に小凹面鏡７を形成すると共に、小凹面鏡７の両側のフランジ部１２ａの裏面側に光源固定部１９を形成し、かつ小凹面鏡７の前端部分に連続させて小凹面鏡７よりも大径の上部ケーシング部１５が形成されると共に、さらにこの上部ケーシング部１５の前端の内周に沿って上側固定部１５ａが溝状に形成されており、かつ内面に反射部材を蒸着することによって全体構成されている。光源固定部１９は、中央にねじ孔を有する突起として形成されている。ＬＥＤ１１のサブアッシ部材を、この光源固定部１９を介して上部リフレクタ１２に固定することによって、ＬＥＤ１１の発光部１１ａが小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に位置するようになる。

また、下部リフレクタ１３は、シェード４と下部ケーシング部１６とを備えて構成されている。シェード４は、逆Ｌ字状の断面を有して下部ケーシング部１６の後端部分に立設させて形成されており、上部の折曲エッジ部４ａがメリジオナル像面に沿って形成されると共に、その上辺部４ｂが、図６の第１〜第４配光パターンにしたがって、図９のカットラインＣＬの相似形状に形成されたり、あるいは平坦面に形成されたりする。下部ケーシング部１６の前端部分には、その内周に沿って下側固定部１６ａが溝状に形成されている。さらに、下部リフレクタ１３は、シェード４を含めた内面（上辺部４ｂの上面も含めて）に反射部材を蒸着することによって全体構成されている。

そして、小リフレクタ１４は、図４、図７、および図１０に示すように、両リフレクタ１２、１３をそれぞれの外周部に形成したフランジ部１２ａ、１３ａを当接させて結合手段により結合することにより構成される。これにより、小リフレクタ１４は、前側の略半部分が両ケーシング部１５、１６により閉鎖断面に構成されており、後側の略半部分が上部リフレクタ１２の小凹面鏡７のみによる略半円形断面に構成されており、かつ下部リフレクタ１３に一体に設けられたシェード４は、小凹面鏡７の第２焦点Ｆ２の付近に位置することになる。

このときの結合手段は、ねじ８と、上部リフレクタ１２のフランジ部１２ａに穿設したねじ孔１７と、下部リフレクタ１３に一体に設けられた結合ボス部１８とにより構成されており、ねじ８を、ねじ孔１７（図７（ａ）参照）を透通させて結合ボス部１８（図４参照）に螺合させることによって、両１２、１３を結合することができる。

また、小凸レンズ６は、薄肉状の外周フランジ部６ａを有して構成されており、両リフレクタ１２、１３の結合の際に、その外周フランジ部６ａを両固定部１５ａ、１６ａに嵌着させて取り付けられている。

このように構成された小リフレクタ１４は、図７に示すように、前側灯室１４ａが小凸レンズ６と上部ケーシング部１５と下部ケーシング部１６とにより形成されており、その後側灯室１４ｂが小凹面鏡７と小凹面鏡７の前側の下部を部分的に覆うシェード４の上辺部４ｂと、光源固定部１９に固定されたＬＥＤ１１のサブアッシ部材とにより形成されている。

また、小プロジェクタ型灯具１０は、小リフレクタ１４の前記略半円形断面の開放された部分であって、ＬＥＤ１１のサブアッシを、この光源固定部１９を介して上部リフレクタ１２に固定することによって全体構成される。この固定によって、ＬＥＤ１１の発光部１１ａが小凹面鏡７の第１焦点Ｆ１の近傍に位置するようになる。

本実施形態の車両用灯具Ａは、複数個の小プロジェクタ型灯具１０ａ〜１０ｊを、小プロジェクタ型灯具１０で構成するものであり、図３および図４に示すように、第１取付具２３ａ、第２取付具２３ｂ、および第３取付具２３ｃからなる取付具２３を適宜用いて、小凸レンズ６を素通しガラス２１に対向させると共に、上部および下部リフレクタ１２および１３をそれぞれ上側および下側になるようにしてケーシング２２に取り付けられる。

車両用灯具ＡにおけるＬＥＤ１１の光Ｌは、図７（ｂ）に示すように、その発光部１１ａから小凹面鏡７の反射面に向かって出射すると共に、小凹面鏡７の反射面で反射された後、小凹面鏡７の第２焦点Ｆ２の位置に形成したシェード４に集光し、集光した光の内一部がシェード４に遮られると共に他の一部は上辺部４ｂで反射されて、大部分の光がカットラインを備えた配光パターンとなって車両用灯具Ａの前方に投光される。上辺部４ｂでの反射は、投光の照度向上に寄与する。

図９は、このときの配光パターンＬＰを示しており、この配光パターンＬＰは、カットラインＣＬの形成により、すれ違い用のビームとして好適なものとなっている。その上、小凹面鏡７に温度調整用の孔を穿設する必要がないので、小凹面鏡７の反射性能を最大限発揮することができ、上辺部４ｂの反射と相俟ってホットゾーンＬＰ１の照度を向上させることができる。

また、光源として適用したＬＥＤ１１は、それ自体小型であるので、取付に要するスペースを節約して小リフレクタ１４を小型化することができ、かつその出射光Ｌの熱エネルギーもフィラメント付き光源（図１１の光源バルブ２参照）に比べて小さいので、灯室の過度の温度上昇を避けることができると共に、小凸レンズ６および小リフレクタ１４を樹脂製にすることができ、総じて灯具Ａのコンパクト化および重量の軽減を図ることができる。

また、小凸レンズ６および小リフレクタ１４は、樹脂製であるので、鉄板やアルミ蒸着板を用いたのに比べ、寸法精度良く形成することができる。

また、小リフレクタ１４を構成する一方の上部リフレクタ１２には、小凸レンズ６の上側固定部１５ａ、小凹面鏡７、および光源固定部１９が一体に形成されており、かつ他方の下部リフレクタ１３には、小凸レンズ６の下側固定部１６ａ、およびシェード４が一体に形成されているので、光学的に位置関係の重要な小凸レンズ６、小凹面鏡７、ＬＥＤ１１、およびシェード４の相対的な位置を精度良く決定することができ、これにより光学的に優れた小プロジェクタ型灯具１０を品質の安定したものとして形成することができる。

さらに、小プロジェクタ型灯具１０は、部品点数が少ないので、部品管理も容易で、容易に組み立てることができ、ひいてはコストの低減化をも図ることができる。

次に、小プロジェクタ型灯具１０の変形例を示す。

第１変形例は、小リフレクタ１４の形成に用いる第１樹脂材と、小凸レンズ６の形成に用いる第２樹脂材とが、同一樹脂材であることを特徴としている。例えば、小凸レンズ６および小リフレクタ１４が、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等からなる同一の透明樹脂材を用いて形成される。

この構成では、小凸レンズ６と小リフレクタ１４とが、熱膨張率等の物理的性質を同じくして形成されるので、熱変形による歪みの発生を極力避けることができ、これにより小プロジェクタ型灯具１０の光学的に優れた特性を長期間の使用に亘って維持することができる。

また、第２変形例は、小リフレクタ１４の形成に用いる第１樹脂材が、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等の透明樹脂材であり、かつ上部および下部リフレクタ１２、１３の内面にアルミ蒸着が施されて構成されている。

この構成では、小リフレクタ１４を構成する上部および下部リフレクタ１２、１３が透明樹脂材で形成されるので、内面のアルミ蒸着層が、あたかも外側に金属装飾が施されているように、外部から視認することができ、ひいては見栄えを向上させることができる。

本発明の実施形態としてのプロジェクタ型車両用灯具の全体の正面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具に適用される小プロジェクタ型灯具の分解側面図である。 図４の小プロジェクタ型灯具の光源に適用されるＬＥＤのサブアッシの斜視図である。 図１のプロジェクタ型車両用灯具を構成する複数個の小プロジェクタ型灯具の各々の配光パターンで、（ａ）は水平拡散タイプ、（ｂ）は集光フラットタイプ、（ｃ）はカットラインを有するすれ違いビーム用水平拡散タイプ、（ｄ）はカットラインを有するすれ違いビーム用集光フラットタイプをそれぞれ示す。 本発明のプロジェクタ型車両用灯具を構成する一実施形態としての小プロジェクタ型灯具で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う断面図、（ｃ）は前方から見た正面図である。 図７の小プロジェクタ型灯具に適用したＬＥＤの出射光の出射パターンを示すグラフである。 図７の小プロジェクタ型灯具で構成されるプロジェクタ型車両用灯具の配光パターンを示すグラフである。 図７の小プロジェクタ型灯具に適用される小リフレクタで、（ａ）は上部リフレクタの裏面図、（ｂ）は下部リフレクタの裏面図、（ｃ）は（ａ）のＸｃ−Ｘｃ線に沿う断面図である。 従来のプロジェクタ型車両用灯具の中央従断面図である。 図１１のプロジェクタ型車両用灯具に適用された凹面鏡の正面図である。

符号の説明

４ シェード
６ 小凸レンズ
７ 小凹面鏡
１０ 小プロジェクタ型灯具
１０ａ、〜、１０ｊ 小プロジェクタ型灯具
１１ ＬＥＤ
１１ａ 発光部（ＬＥＤの）
１２ 上部リフレクタ
１３ 下部リフレクタ
１４ 小リフレクタ
１４ａ 灯室（前側灯室）
１５ａ 上側固定部
１６ａ 下側固定部
１９ 光源固定部
２０ ハウジング
Ａ プロジェクタ型車両用灯具
Ｆ１ 第１焦点（小凹面鏡の）

Claims (2)

1. 凹面鏡の第１焦点の近傍に設けられる光源と、前記光源から出射して前記凹面鏡で反射された光束をほぼ平行な光束に調光して灯具前方に出射する凸レンズとを備えたプロジェクタ型車両用灯具であって、
   前記光源は、複数個の小リフレクタの各々に回転楕円曲面あるいは回転楕円を基本にした自由曲面として形成される小凹面鏡の第１焦点の近傍に、前記小凹面鏡に発光部を対向させて１個ずつ設定される複数個のＬＥＤで構成されており、
   前記小リフレクタおよび該小リフレクタの前記開口部を覆う小凸レンズは、同一の透明樹脂材で熱膨張率を同じくして形成されており、
   前記小リフレクタは、前記小凸レンズの上側固定部と前記小凹面鏡と光源固定部とを一体に形成した上部リフレクタと、前記小凸レンズの下側固定部とシェードとを一体に形成し前記上部リフレクタに下側から結合する下部リフレクタとを有して構成されており、
   前記上部リフレクタと前記下部リフレクタとを結合すると共に、前記小凸レンズを前記上側固定部と前記下側固定部とで固定し、かつ前記ＬＥＤを前記光源固定部に固定して前記小リフレクタ毎に小プロジェクタ型灯具を構成し、
   前記複数個の小リフレクタで構成される複数個の小プロジェクタ型灯具を１個のハウジング内に組み込んだことを特徴とするプロジェクタ側車両用灯具。
2. 請求項１に記載のプロジェクタ型車両用灯具であって、
   前記小リフレクタを構成する上部および下部リフレクタは、その内面にアルミ蒸着が施されていることを特徴とするプロジェクタ型車両用灯具。

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