JP2014149980A

JP2014149980A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2014149980A
Application number: JP2013018297A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hara; 弘明原; Hidetada Yasuma; 英任安間
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-21

Abstract

【課題】太陽光が、車両用灯具内に入射し、該灯具内に赤外線を吸収しやすい樹脂製部材が存在すると、該部材が太陽光中の赤外線を吸収して前記樹脂製部材を溶融させることがある。
【解決手段】発光素子１１と、投影レンズ１３と、エクステンション１５やシェード１０などの樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具の前記樹脂製部材を赤外線を透過し可視光をカットする着色物質を含有させ、前記部材の溶融等を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関し、より詳細には、エクステンションやシェードなどの灯具部材を耐熱性が十分でない樹脂で成形する際に生じる前記部材の太陽光集光による溶融を回避できる車両用灯具に関する。

車両用灯具、特に前照灯は、通常ランプボデイと該ランプボデイの開口を閉塞するアウターカバーとによって構成された灯室内に、光源としての発光ダイオードや、リフレクタ、エクステンション、投影レンズ、さらにシェードなどが配置されている。

このような車両用灯具では、例えば、発光ダイオード、放電バルブ、ハロゲンバルブ等から出射された光がリフレクターによって投影レンズの焦点（リフレクターの第２焦点）に集光するように反射され、前記焦点にはカットオフライン形成用のシェードが配置され、投影レンズによって所定のカットオフラインをもつ配光が投影（形成）されるように構成されている。

光源として発光ダイオードが用いられた前記車両用灯具においては、発光ダイオードから出射された光が熱を含有しないため、集光される焦点に位置するシェードを熱の影響を考慮する必要の少ない樹脂材料によって形成する場合が多い。従って、光源として発光ダイオードが用いられた車両用灯具にあっては、部品点数の削減をも考慮してシェードやエクステンションが樹脂材料によって一体に形成されることが多い（特許文献１および特許文献２）。

これらのシェードやエクステンションは、ポリエチレンテレフタレート−ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ−ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＣ−ＨＴおよびＰＢＴなどの透明度のある樹脂、つまり可視光の全部または一部をカットし反射できる樹脂に、カーボンブラック等を添加して黒色の樹脂材料としている。しかしカーボンは赤外線を吸収して、材料温度を上昇させてしまう。

特開２００７−１５７６２４号公報特開２０１０−１８２５３９号公報特開２０１０−２８７３９６号公報

前記構成から成る車両用灯具の内部には、太陽光が入射する可能性がある。例えば、車両の走行中や停車中に偶然に車両用灯具の光軸と太陽光の進行方向が一致した状態になると、太陽光が発光ダイオードから出射した光の経路と反対方向の経路を通って車両用灯具の内部に入射し、投影レンズの焦点に一致したシェードの前端に集光するおそれがある。

さらに、出射光の経路とは別に、太陽光の入射角によっては、シェードやエクステンションなどの樹脂製部材に太陽光が照射（集光）することがある。このような太陽光の集光や照射が生じてしまうと、上記したように、シェードがカーボンを含む樹脂材料によって形成されているため、太陽光、特にその中の赤外線が吸収され、該赤外線の熱によってシェードの溶融や塗装の剥がれと言った不具合を生じるおそれがある（特許文献３）。

本発明は、前記した従来技術の問題点および発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、樹脂製部材を有する車両用灯具、特に前照灯内の前記樹脂製部材が太陽光により、溶融等の劣化を受けないようにすることにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具においては、少なくとも光源である発光素子と前記光源光を前方に配光する配光制御部材である投影レンズと、該投影レンズの後方焦点付近、または該投影レンズの周囲に配置された樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具において、前記樹脂製部材の少なくとも、前記灯室内に入射した太陽光が前記投影レンズを介して集光するおそれのある部位に、赤外線を透過し可視光をカットする着色物質が含有されるように構成する。

例えばこの車両用灯具を備える車両の走行中や停車中に、太陽光がエクステンションやシェード等の樹脂製部材に照射しても、主たる熱発生源である赤外線の所定量が前記樹脂製部材を透過して吸収されず、前記樹脂製部材内の熱発生量が僅かであるため、前記樹脂製部材の溶融や該部材の塗装剥離といった不都合を回避できる。また前記樹脂製部材の全体に着色物質を存在させる必要はなく、室内に入射した太陽光が前記投影レンズを介して集光するおそれのある部位に存在させれば良い。

請求項２では、請求項１の車両用灯具の樹脂製部材が、波長８００ｎｍ以上の赤外線を５％以上透過させるよう調整する。前記樹脂製部材の赤外線透過度は、前記着色物質の種類や量、および前記樹脂製部材の厚みなどで変化するので、好適な透過度になるよう調整することが望ましい。

少なくとも１５％の赤外線を吸収することなく透過させると、前記樹脂製部材表面や内部における熱発生が効率的に低下して、該部材の溶融防止および剥離防止の効果が顕著に現れる。

請求項３では、着色物質を、染料および／または顔料とする。

染料や顔料は、赤外線透過効率が比較的高く、複数の染料や物質の顔料を組み合わせて使用すると有効である。

請求項４では、樹脂製部材がエクステンションであり、着色物質を、投影レンズの下側に配置されたエクステンションの上面に含有させている。

これにより、エクステンションの上面が太陽光に照射されても、該エクステンションに吸収される赤外線量が僅かになり、該エクステンションの溶融等を回避できる。

請求項５では、樹脂製部材がシェード（レンズホルダ）であり、着色物質を、投影レンズの後方に配置されたシェードの上面に含有させている。

これにより、シェードの上面が太陽光に照射されても、該シェードに吸収される赤外線量が僅かになり、該シェードの溶融等を回避できる。

本発明の一実施例である車両用前照灯の縦断側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示の実施態様に基づいて説明する。

図示の通り、車両用前照灯１は、前方に開口するランプボデイ２と該ランプボデイ２の前端部に取り付けられた透明なアウターカバー３とによって構成され、その内部にランプユニット４を有する灯室５が形成されている。

ランプボデイ２の後部内面には、上部の左右一対のピボット結合６および下部のレベリング用モータ７から成る光軸調整機構８が設置されている。該光軸調整機構８には、板状の金属製取付部９が接続され、該取付部９には、前部上面が下向きに湾曲したシェード（兼レンズホルダ）１０が一体成形により結合されている。このシェード１０は、ＰＣなどの透明で可視光の少なくとも一部をカットできる樹脂状ベース材料に、０．００１〜５．０重量％の染料や顔料が含有されて成形されている。なお前記シェード１０には通常図示を省略したアルミ蒸着膜が形成されている。

ここで、染料とは、比較的分子量の小さい有機化合物で、水に溶解または分散した状態で使用する色素を意味し、顔料とは、水にも溶媒にも溶解せず、固体粒子のままで分散させて使用する色素を意味する。

前記ベース材料は赤外線透過率が高く、前記染料や顔料も、同様に赤外線透過率が高い。したがって高赤外線透過率の材料から成る前記シェード１０の透過率が高くなり、例えば前記シェード１０は、波長１０００ｎｍ以上の赤外線を１５％、好ましくは５０％、さらに好ましくは８０％、また波長７５０ｎｍ以上の赤外線を１５％、好ましくは５０％、さらに好ましくは８０％透過させるように材料や厚みを設定する。

但し、カーボンブラック等の染料は、赤外線透過率が低く、シェード１０に含有されると、熱吸収率が上昇するため、痕跡量を超えるカーボンをシェード１０で使用しないようにすることが望ましい。

使用可能な染料として、アントラキノン系染料、アゾ系染料、ピラゾロン系染料、キノフタロン系染料、メチン系染料およびクマリン系染料などがある。

使用可能な顔料は、有機系顔料と無機系顔料に大別され、前者には、ピロール系顔料、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、ペリレン系顔料、ジオキサン系顔料、イソインドリノン系顔料、インダスレン系顔料、キノフタロン系顔料、ペリノン系顔料およびフタロシアニン系顔料などがある。後者の無機系顔料には、酸化鉄、カドミウムレッド、チタンイエロー、カドミウムイエロー、群青、紺青、コバルトブルー、コバルトグリーンおよびセルリアンブルーなどがある。

前記樹脂製部材は、黒またはそれに近い色が好ましい。黒色を発色させるために、単一の染料または顔料を使用しても、複数種を組み合わせても良い。単一種で黒色発色させる顔料としては、ペリレン系顔料やアゾメチン系色顔料が好ましく、前者の例として、例えばＢＡＳＦ社製有機顔料であるＰａｌｉｏｇｅｎＢｌａｃｋＳ−００８４があり、後者の例として、（３−（アミノ−アリールイミノ）−１−オキソ−４，５，６，７−テトラクロルイソインドリン）をジアゾ化し、（２−ヒドロキシ−１１Ｈ−ベンゾ［ａ］−カルバゾール−３−カルボキシフェニルアミド）とのジアゾカップリングによって得られた（２−ヒドロキシ−Ｎ−（２‘−メチル−４’−メトキシフェニル）−１−｛［４−［（４，５，６，７−テトラクロロ−１−オキソ−２，３−ジヒドロ−１Ｈ−イソインドール−３−イリデン）アミノ］フェニル］アゾ｝−１１Ｈ−ベンゾ［ａ］−カルバゾール−３−カルボキシアミド）などが挙げられる。

有彩色で黒色発色させるためには、吸収域の違う黄（Ｙ）、紅（Ｍ）および藍（Ｃ）を用いて、可視光領域をカットして、カーボンブラックで着色される真の黒と同等の黒が得られる。
無機系黄色顔料として、クロム酸系黄、バリウム黄、亜鉛黄、カドミウムイエロー、コバルト黄、ニッケルチタンイエローなどが、有機系黄色顔料として、アゾ基（Ｒ−Ｎ＝Ｎ−Ｒ´）を有するアゾ系顔料、例えばピグメント・イエロー１、ピグメント・イエロー３、ピグメント・イエロー７４およびピグメント・イエロー８１などのアゾ基（Ｒ−Ｎ＝Ｎ−Ｒ´）を有するアゾ系顔料、ピグメント・オレンジ１３などのピラゾロン系顔料、ピグメント・イエロー１５１などのベンツイミダゾロン系顔料、およびピグメント・イエロー２１３などのキノキサリン顔料などがある。
無機紅色顔料としては、鉛丹や酸化鉄赤、有機系紅色顔料としては、ローズ・バイオレット（キナクリドン・マゼンタ）、パーマネント・ローズ、ガンマ・キナクリドン、カーマイン（1−，2−dihydroxyanthraquinone lake）およびパーマネント・アリザリンクリムソン（quinacridone pyrrolidone）などがある。
無機藍色顔料としては、紺青、群青および金属酸化物系ブルーが、有機藍色顔料としては、フタロシアニン系顔料などがある。

前記染料や顔料は、樹脂製部材内に均一分散させても、樹脂製部材の太陽光照射面に偏在させても良い。

前記シェード１０の後部上面には、ＬＥＤなどから成る発光ダイオード１１が上方に向けて配置され、該発光ダイオード１１の上方には、該発光ダイオード１１配置点を第１焦点とする楕円形状のリフレクタ１２が配置されている。なお前記リフレクタ１２には通常図示を省略したアルミ蒸着膜が形成されている。

前記シェード（レンズホルダ）１０には、リフレクタ１２の第２焦点位置に対応する上面前端１４が形成され、該シェード（レンズホルダ）１０の湾曲部の前端には、配光制御部材である投影レンズ１３が、その焦点が前記シェード１０のカットオフライン形成用の上面前端１４に一致するように配置されている。

投影レンズ１３の周りには、レンズ１３とランプボディ２間の隙間を塞ぐ化粧部材である環状のエクステンション１５が配置されている。エクステンション１５は、前述したシェード１０と同様に、透明な樹脂状ベース材料に、赤外線透過性の染料や顔料が含有されて成形されていることが好ましく、前記シェード１０およびエクステンション１５のうち、少なくとも一部材は、前記構成の樹脂製とする。

前記ランプユニット４は、前記発光ダイオード１１、リフレクタ１２、シェード（兼レンズホルダ）１０、投影レンズ１３およびエクステンション１５を一体化した投射型ランプユニットとして構成されている。

前述の構成から成る車両用灯具、特に車両用前照灯では、発光ダイオード１１から出射した光は、リフレクタ１２で反射し、投影レンズ１３およびアウターカバー３を透過して前方へ照射される。即ち、投射型ランプユニット４によって、シェード１０の上面前端１４に対応する所定のカットラインをもつすれ違いビーム用の配光が形成される。

日中には、車両は太陽光の照射を受け、季節や時間に応じた角度で、太陽光が車両用前照灯などの車両用灯具の灯室５内に入射する。図示の実線矢印Ａで示すように、かなり高い角度で太陽光が投影レンズ１３に入射すると、投影レンズ１３の後面で内面反射し、レンズ１３の前面から下方に向けて出射し、図示の例では、投影レンズ１３の前方真下のエクステンション下方領域１５ａに集光する。そして、エクステンションの基材表面のアルミ蒸着膜を透過して、エクステンション基材に達する。

このエクステンション１５が前記した高赤外線透過性の樹脂で成形されていると、太陽光中の赤外線の多くは吸収されずに透過し、可視光もその一部または全部がカットされるため、前記エクステンション１５の温度が過度に上昇することがない。

また図示の点線矢印Ｂで示すように、発光ダイオード１１から出射する光の経路と反対方向の経路で太陽光が灯室５内に入射すると、太陽光は、投影レンズ１３を透過して、シェード１０の上面前端１４近傍に集光する。そして、太陽光の赤外線は、シェード１０表面のアルミ蒸着膜を透過して、シェード１０の基材に達する。
このときシェード１０の基材が前記した高赤外線透過性の樹脂で成形されていると、太陽光中の赤外線の多くは吸収されずに透過し、可視光もその一部または全部がカットされるため、前記シェード１０の温度が過度に上昇することがない。

[実施例１]
三菱エンジニアプラスチックス株式会社製「Ｓ−３０００Ｒ−Ｗ０８４」（ＰＣに、ＢＡＳＦ社製有機顔料であるＰａｌｉｏｇｅｎＢｌａｃｋＳ−００８４を添加した樹脂）を原料として使用し、２軸押出機（スクリュー径３０ｍｍ）を用いてバレル温度２９０℃、回転数２００ｒｐｍで押出しペレットを作成した。得られたペレットを射出成形前に１２０℃で４時間以上乾燥し、型締力が７５Ｔｏｎの射出成形機を用い、成形温度２６０℃、金型温度１００℃で、市販の車両用エクステンションの形状に成形し、テストピースとした。このテストピースの１０００ｎｍにおける赤外線透過度を測定したところ、８８．９％であった。

このテストピースを冶具を使用して、試験台に固定し、擬似太陽光発生機を使用して、前記テストピースの表面に、照射量が１０００Ｗ／ｍ^２となるように擬似太陽光を照射した。雰囲気温度は、２８．７℃であった。

１０分後に、放射係数１のサーモグラフを使用して、前記テストピースの表面温度を測定したところ、１１５℃であり、外観上の変化は観察できなかった。

[比較例１]
市販の車両用エクステンション（Dupont社製VALOX V2000DM、１０００ｎｍにおける赤外線透過率０．２％）を実施例１と同じ条件で擬似太陽光を照射した。１０分後に、同じサーモグラフを使用して、表面温度を測定したことろ、１６８℃であり、表面が溶融し変形が生じていた。
なお、前記した実施例では、シェード１０およびエクステンション１５の全体がそれぞれ高赤外線透過性の樹脂で構成されているが、灯室５内に入射した太陽光が投影レン１３を介して集光するおそれのある部位である、シェード１０の上面前端１４の近傍領域や、エクステンション１５における投影レンズ１３の下方領域１５ａだけを高赤外線透過性の樹脂で構成してもよい。
なお、シェード１０やエクステンション１５の一部の領域だけを高赤外線透過性の樹脂で構成する方法としては、例えば、シェード１０やエクステンション１５成形用の金型内に、予め成形しておいた高赤外線透過性の樹脂製の所定の部位をインサートして、成形一体化する方法が考えられる。

１車両用前照灯
２ランプボデイ
３アウターカバー
４ランプユニット
５灯室
６ピボット結合
７レベリング機構
８光軸調整機構
９取付部
１０シェード（兼レンズホルダ）
１１発光ダイオード
１２リフレクタ
１３投影レンズ
１４シェードの上面前端
１５エクステンション

Claims

少なくとも光源である発光素子と、前記光源光を前方に配光する配光制御部材である投影レンズと、該投影レンズの後方焦点付近、または該投影レンズの周囲に配置された樹脂製部材とを備えるランプユニットが灯室内に設けられた車両用灯具において、
前記樹脂製部材の少なくとも、前記灯室内に入射した太陽光が前記投影レンズを介して集光するおそれのある部位に、赤外線を透過し可視光をカットする着色物質が含有されていることを特徴とする車両用灯具。
前記樹脂製部材が、波長８００ｎｍ以上の赤外線を５％以上透過させることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記着色物質が、染料および／または顔料であ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。
前記着色物質が、前記投影レンズの下側に延在するエクステンションの上面に含有されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用灯具。
前記着色物質が、前記投影レンズの後方に配置されたシェードの上面に含有されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用灯具。