JP2018198153A - 光学ユニット及びこれを備えた車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを招くことなく、光源からの光を効率良く利用しつつ光学部品の熱による光学特性の低下を防ぐことができる光学ユニットを提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ（光源）１３と、該ＬＥＤ１３に対向配置された導光体（光学部品）１４を備えた光学ユニット６において、前記導光体１４の前記ＬＥＤ１３に対向する面に、該導光体１４よりも耐熱性の高い耐熱部材１９を設ける。ここで、前記耐熱部材１９を透光性の高い樹脂又はガラスで構成し、該耐熱部材１９を導光体１４のＬＥＤ１３に対向する面に接合する。又は、導光体１４を樹脂の多色成形によって構成し、そのＬＥＤ１３に対向する面に耐熱部材１９を一体に形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源と該光源に対向配置された光学部品を備えた光学ユニット及びこれを備えた車両用灯具に関するものである。

例えば、車両用灯具には、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源と、該光源に対向配置された導光体や光学レンズ等の光学部品を備えた光学ユニットを灯室内に収容して構成されるものがある（例えば、特許文献１参照）。ここで、従来の光学ユニットの一例を図６に示す。

即ち、図６は従来の光学ユニットの側断面図であり、図示の光学ユニット１０６は、光源であるＬＥＤ１１３と、このＬＥＤ１１３に対向配置された光学部品である丸棒状の導光体１１４と、該導光体１１４を支持するホルダ１１５及び放熱部材であるヒートシンク１１６を備えている。

ここで、上記ヒートシンク１１６は、矩形プレート状のベース部１１６ａと、該ベース部１１６ａの背面から後方（図６の右方）へと一体に直角に延びる薄い矩形プレート状の複数の放熱フィン１１６ｂを備えている。そして、このヒートシンク１１６のベース部１１６ａの正面には基板１１７が取り付けられており、この基板１１７には、前記ＬＥＤ１１３がその光出射方向が水平前方（図６の左方）となるように実装されている。

前記ホルダ１１５は、アクリルやポリカーボネート等の不透明樹脂によって一体成形されており、後面と下面が開放された矩形のボックス部１１５Ａと、該ボックス部１１５Ａから前方に向かって水平に一体に延びるテーパ円筒状の筒部１１５Ｂとで構成されている。そして、このホルダ１１５は、その筒部１１５Ｂの開口部周縁がヒートシンク１１６のベース部１１６ａに結着されることによってヒートシンク１１６に取り付けられており、該ホルダ１１５の筒部１１５Ｂ内に前記導光体１１４が挿通されることによって該導光体１１４がホルダ１１５によって水平に支持されている。そして、この導光体１１４のＬＥＤ１１３側の一端部（後端部）は、ホルダ１１５のボックス部１１５Ａの内部に臨んでいる。

ここで、導光体１１４は、導光性の高いアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂によって丸棒状に成形されており、ＬＥＤ１１３に対向する一端面（後端面）は平坦な入射面を構成し、他端面（前端面）は出射面を構成している。

而して、以上のように構成された光学ユニット１０６において、ＬＥＤ１１３に電流が供給されて該ＬＥＤ１１３が発光すると、その光は、導光体１１４の入射面から該導光体１１４の内部に入射し、導光体１１４の内部を全反射しながら前方に向かって進み、最終的に導光体１１４の出射面から出射するため、光学ユニット１０６を正面側から見た場合に導光体１１４が明るく光って見える。この場合、ＬＥＤ１１３から出射する光を効率良く照明に供するためには、導光体１１４の入射面を光源であるＬＥＤ１１３に極力近づけて導光体１１４の内部に入射する光のエネルギーを増やす必要がある。

特開２０１５−００８０８１号公報

しかしながら、図６に示す従来の光学ユニット１０６において導光体１１４の入射面をＬＥＤ１１３に極限を超えて近づけると、ＬＥＤ１１３が発生する熱の伝導、対流、放射による伝熱や光吸収による受熱によって、導光体１１４の入射面やホルダ１１５のＬＥＤ１１３に対向する部分の温度が導光体１１４やホルダ１１５の素材である樹脂の耐熱温度を超えてしまい、導光体１１４の入射面が変形や溶損して光学特性が悪化したり、ホルダ１１５の構造的強度が低下する等の問題が発生する。このような問題を解消するには、導光体１１４やホルダ１１５を耐熱性の高いスーパーエンジニアリング・プラスチックで構成する手法が考えられるが、この手法ではコストアップを免れないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、コストアップを招くことなく、光源からの光を効率良く利用しつつ光学部品の熱による光学特性の低下を防ぐことができる光学ユニットとこれを備えた車両用灯具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源に対向配置された光学部品を備えた光学ユニットにおいて、前記光学部品の前記光源に対向する面に、該光学部品よりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記耐熱部材を透光性の高い樹脂又はガラスで構成し、該耐熱部材を前記光学部品の前記光源に対向する面に接合したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光学部品を支持するホルダの前記光源に対向する面に、当該ホルダよりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記光源からの熱を放熱するヒートシンクを備え、前記ホルダの前記ヒートシンクに接触する面に、当該ホルダよりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記耐熱部材を樹脂、ガラス、金属又は合金で構成し、該耐熱部材を前記ホルダの前記光源に対向する面又は/及び前記ヒートシンクに接触する面に接合したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１，３又は４記載の発明において、前記光学部品又は／及び前記ホルダを樹脂の多色成形によって構成し、その前記光源に対向する面に前記耐熱部材を一体に形成したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記ホルダの前記光源に対向する面に金属を蒸着することによって、該面に前記耐熱部材を一体に設けたことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成される灯室内に、請求項１〜６の何れかに記載の光学ユニットを収容して車両用灯具を構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源から出射する光の利用効率を高めるために光学部品の光源に対向する面（入射面）を光源に近づけても、この面（入射面）に、光学部品よりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたため、光源が発生する熱の伝導、対流、放射による光学部品への伝熱や光源からの光の吸収による光学部品の受熱が抑制される。このため、光学部品の光源に対向する面（入射面）の温度が当該光学部品の耐熱温度を超えることがなく、光学部品の光源に対向する面（入射面）の変形や溶損が防がれてその光学特性の低下が防がれる。

従って、光学部品として、耐熱性が高いスーパーエンジニアリング・プラスチック等の高価な素材を使用する必要がなく、コストアップを招くことなく、光源からの光を効率良く利用しつつ光学部品の熱による光学特性の低下を防ぐことができる。

請求項２記載の発明によれば、透光性の高い樹脂又はガラスで構成された耐熱部材を光学部品の光源に対向する面に接合することによって、該光学部品の光源に対向する面の過熱が耐熱部材によって防がれ、光学部品の光学特性の低下が防がれる。

請求項３記載の発明によれば、光学ユニットの光学部品を支持するホルダの光源に対向する面に、当該ホルダよりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたため、この面の温度が光源からの伝熱や光の吸収による加熱によって当該ホルダの耐熱温度を超えることがなく、ホルダの熱変形や溶損が防がれてその構造的強度の低下が防がれる。

請求項４記載の発明によれば、導光体を支持するホルダのヒートシンクに接触する面にも耐熱部材を設けたため、この面の温度がヒートシンクからの伝熱によって当該ホルダの耐熱温度を超えることがなく、ホルダの熱変形や溶損が防がれてその構造的強度の低下が防がれる。

請求項５記載の発明によれば、樹脂、ガラス、金属又は合金で構成された耐熱部材をホルダの光源に対向する面に接合することによって、該ホルダの光源に対向する面の過熱が耐熱部材によって防がれ、ホルダの構造的強度の低下が防がれる。

請求項６記載の発明によれば、光学部品やホルダを樹脂の多色成形によって構成し、その光源に対向する面に耐熱部材を一体に形成したため、光学部品やホルダの光源に対向する面の過熱が耐熱部材によって防がれ、光学部品の光学特性やホルダの構造的強度の低下が防がれる。

請求項７記載の発明によれば、ホルダの光源に対向する面に金属を蒸着することによって、該面に耐熱部材を一体に設けたため、ホルダの光源に対向する面の過熱が耐熱部材によって防がれ、該ホルダの構造的強度の低下が防がれる。

請求項８記載の発明によれば、車両用灯具が請求項１〜５の何れかに記載の光学ユニットを備えるため、光源が発生する熱による当該車両用灯具の光学特性や構造的強度の低下が防がれる。

本発明に係る車両用灯具の側断面図である。 本発明に係る光学ユニットの斜視図である。 本発明に係る光学ユニットの側断面図である。 本発明に係る光学ユニットのホルダの斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係る光学ユニットの導光体の入射面部分の側面図である 従来の光学ユニットの側断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［車両用灯具］
図１は本発明に係る車両用灯具の側断面図であり、図示の車両用灯具１は、車両の前部左右に配置されるヘッドランプとして使用されるものであって、その基本的な構成は左右で同じであるため、以下、一方の車両用灯具１についてのみ説明する。

ヘッドランプとして使用される車両用灯具１は、ハウジング２とその前面開口部を覆う透明なアウタレンズ３によって画成された灯室４内に光学ユニット５，６を収容して構成されている。ここで、一方の光学ユニット５は、走行ビーム用ランプやすれ違いビーム用ランプとして使用されるものであって、光源であるＬＥＤ７と、このＬＥＤ７に対向配置された光学部品である光学レンズ８と、該光学レンズ８を保持する円筒状のホルダ９と、放熱部材であるヒートシンク１０を含んで構成されている。

そして、光学ユニット５は、ハウジング２を貫通する上下のアジャストボルト１１によってハウジング２に支持されており、これらのアジャストボルト１１を回すことによって当該光学ユニット５の光軸調整がなされる。尚、光学ユニット５の周囲には、エクステンション１２が配置されている。

而して、以上のように構成された光学ユニット５において、光源であるＬＥＤ７にバッテリ等の不図示の電源から電流が供給されると該ＬＥＤ７が発光し、その光は、車両前方（図１の左方）へと進んで光学レンズ８を通過することによって配光が制御された後、透明なアウタレンズ３を透過して車両前方へと出射することによって車両前方の照明に供される。

他方の光学ユニット６は、灯室４内の一方の光学ユニット５の斜め下前方のアウタレンズ３に近い箇所に配置されており、この光学ユニット６は、ＤＲＬ（Day Running Lamp）として使用されるものである。

ここで、光学ユニット６の詳細を図２〜図５に基づいて以下に説明する。

［光学ユニット］
図２は本発明に係る光学ユニットの斜視図、図３は同光学ユニットの側断面図、図４はホルダの斜視図、図５（ａ），（ｂ）は導光体の入射面部分の側面図である。

ＤＲＬとして使用される光学ユニット６は、光源であるＬＥＤ１３と、このＬＥＤ１３に対向配置された光学部品である丸棒状の導光体１４と、該導光体１４を支持するホルダ１５と、放熱部材であるヒートシンク１６を含んで構成されている。

ここで、上記ヒートシンク１６は、放熱性の高いアルミニウム合金等によって構成されており、矩形プレート状のベース部１６ａと、該ベース部１６ａの背面から後方（図２及び図３の右方）へと一体に直角に延びる薄い矩形プレート状の複数（図示例では、６枚（図２参照））の放熱フィン１６ｂを備えている。そして、図２及び図３に示すように、ヒートシンク１６のベース部１６ａの正面（前面）には、矩形の基板１７が取り付けられており、この基板１７には、前記ＬＥＤ１３がその光出射方向が水平前方（図３の左方）となるように実装されている。

前記ホルダ１５は、アクリルやポリカーボネート等の不透明樹脂によって一体成形されており、図３及び図４に示すように、後面と下面が開放された矩形のボックス部１５Ａと、該ボックス部１５Ａから前方に向かって水平に延びるテーパ円筒状の筒部１５Ｂとで構成されている。そして、このホルダ１５は、その筒部１５Ｂの開口部周縁がヒートシンク１６のベース部１６ａに結着されることによってヒートシンク１６に取り付けられており、該ホルダ１５の筒部１５Ｂ内に前記導光体１４が挿入されることによって該導光体１４がホルダ１５によって水平に支持されている。そして、この導光体１４のＬＥＤ１３側の一端部（後端部）は、ホルダ１５のボックス部１５Ａの内部に臨んでいる。尚、ホルダ１５のテーパ円筒状の筒部１５Ｂの内周には、図４に示すように、前後方向に長く延びる４つのリブ１５ａが周方向に等角度ピッチ（９０°ピッチ）で一体に突設されており、導光体１４は、これらのリブ１５ａによってテーパ円筒状の筒部１５Ｂの内部に挿通されて水平に支持されている。

而して、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、ホルダ１５のＬＥＤ１３に対向する面、具体的には、ボックス部１５ＡのＬＥＤ１３に対向する内面の筒部１５Ｂが開口する周囲のリング状部分（図３及び図４においてハッチングを付した部分）及び各リブ１５ａのＬＥＤ１３に対向する面（図４においてハッチングを付した部分）と、ボックス部１５Ａのヒートシンク１６のベース部１６ａに接合されるコの字状部分（図４においてハッチングを付した部分）には、当該ホルダ１５の素材（アクリルやポリカーボネート）よりも耐熱性の高い耐熱部材１８がそれぞれ設けられている。

ここで、耐熱部材１８は、透光性の高い樹脂、ガラス、金属又は合金で構成され、ホルダ１５のＬＥＤ１３に対向する前述の面に接合され、或いはホルダ１５を多色成形することによって、該ホルダ１５のＬＥＤ１３に対向する面に一体に形成されている。又は、ホルダ１５のＬＥＤ１３に対向する前述の面に金属を蒸着することによって、該面に耐熱部材１８が一体に設けられている。

前記導光体１４は、導光性の高いアクリルやポリカーボネート等の透明樹脂によって丸棒状に成形されており、ＬＥＤ１３に対向する一端部は、ホルダ１５のボックス部１５Ａ内に臨んでいる。そして、この導光体１４のＬＥＤ１３に対向する一端面（後端面）は平坦な入射面を構成し、他端面（前端面）は出射面を構成している。

而して、本実施の形態では、図３及び図５にハッチングを付して示すように、導光体１４のＬＥＤ１３に対向する入射面には、当該導光体１４の素材（アクリルやポリカーボネート）よりも耐熱温度の高い耐熱部材１９が設けられている。

ここで、耐熱部材１９は、透光性の高い樹脂、ガラス、金属又は合金で構成され、図５（ａ）に示すように、導光体１４のＬＥＤ１３に対向する入射面に接合され、或いは図５（ｂ）に示すように導光体１４を多色成形することによって、該導光体１４の入射面に一体に形成されている。

而して、以上のように構成された光学ユニット６において、バッテリ等の不図示の電源からＬＥＤ１３に電流が供給されて該ＬＥＤ１３が発光すると、その光は、導光体１４の入射面から該導光体１４の内部に入射し、導光体１４の内部を全反射しながら前方に向かって進み、最終的に導光体１４の出射面から外部に出射するため、光学ユニット６を正面側から見た場合に導光体１４が明るく光って見える。ここで、本実施の形態では、ＬＥＤ１３から出射する光を効率良く照明に供するため、導光体１４の入射面を光源であるＬＥＤ１３に極力近づけて導光体１４の内部に入射する光のエネルギーを増やすようにしている。

以上において、本実施の形態では、前述のようにＬＥＤ１３から出射する光の利用効率を高めるために導光体１４のＬＥＤ１３に対向する入射面をＬＥＤ１３に近づけても、この入射面に、導光体１４よりも耐熱性の高い耐熱部材１９を設けたため、ＬＥＤ１３が発生する熱の伝導、対流、放射による導光体１４への伝熱やＬＥＤ１３からの光の吸収による導光体１４の受熱が耐熱部材１９によって抑制される。このため、導光体１４のＬＥＤ１３に対向する入射面の温度が当該導光体１４の耐熱温度を超えることがなく、導光体１４の入射面の変形や溶損が防がれてその光学特性の低下が防がれる。

従って、導光体１４として、耐熱性が高いスーパーエンジニアリング・プラスチック等の高価な素材を使用する必要がなく、コストアップを招くことなく、ＬＥＤ１３からの光を効率良く利用しつつ導光体１４の熱による光学特性の低下を防ぐことができる。

又、本実施の形態では、導光体１４を支持するホルダ１５のＬＥＤ１３に対向する面及びヒートシンク１６に接触する面（図３及び図４参照）に、当該ホルダ１５よりも耐熱性の高い耐熱部材１８を設けたため、この面の温度がＬＥＤ１３からの伝熱や光の吸収による加熱及びヒートシンク１６からの伝熱によって当該ホルダ１５の耐熱温度を超えることがなく、ホルダ１５の熱変形や溶損が防がれてその構造的強度の低下が防がれるという効果が得られる。

そして、以上の効果を奏する光学ユニット６を備える図１に示す車両用灯具１においては、光学ユニット６のＬＥＤ１３が発生する熱による光学特性や構造的強度の低下が防がれる。

尚、以上は図１に示す車両用灯具１に設けられた一方の光学ユニット６に対して本発明を適用した形態について説明したが、他方の光学ユニット５に対しても本発明を適用して前記と同様の効果を得ることができることは勿論である。又、光学ユニットの設置位置は何ら限定されるものではない。

又、以上の実施の形態では、光源としてＬＥＤを使用したが、光源としてはＬＤ（レーザーダイオード）等の他の半導体発光素子を使用することができる。

更に、本発明に係る発光ユニットは、ＤＲＬだけでなく、ポジションランプやターンランプ等の他の車両用灯具及び車両用灯具以外の他の任意の照明装置に対しても適用可能であることは勿論である。

１ 車両用灯具
２ ハウジング
３ アウタレンズ
４ 灯室
５，６ 光学ユニット
７ ＬＥＤ（光源）
８ 光学レンズ（光学部品）
９ ホルダ
１０ ヒートシンク
１１ アジャストボルト
１２ エクステンション
１３ ＬＥＤ（光源）
１４ 導光体（光学部品）
１５ ホルダ
１５Ａ ホルダのボックス部
１５Ｂ ホルダの筒部
１５ａ ホルダのリブ
１６ ヒートシンク
１６ａ ヒートシンクのベース部
１６ｂ ヒートシンクの放熱フィン
１７ 基板
１８，１９ 耐熱部材

Claims (8)

1. 光源と、該光源に対向配置された光学部品を備えた光学ユニットにおいて、
   前記光学部品の前記光源に対向する面に、該光学部品よりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする光学ユニット。
2. 前記耐熱部材を透光性の高い樹脂又はガラスで構成し、該耐熱部材を前記光学部品の前記光源に対向する面に接合したことを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. 前記光学部品を支持するホルダの前記光源に対向する面に、当該ホルダよりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
4. 前記光源からの熱を放熱するヒートシンクを備え、前記ホルダの前記ヒートシンクに接触する面に、当該ホルダよりも耐熱性の高い耐熱部材を設けたことを特徴とする請求項３記載の光学ユニット。
5. 前記耐熱部材を樹脂、ガラス、金属又は合金で構成し、該耐熱部材を前記ホルダの前記光源に対向する面又は/及び前記ヒートシンク荷接触する面に接合したことを特徴とする請求項３又は４記載の光学ユニット。
6. 前記光学部品又は／及び前記ホルダを樹脂の多色成形によって構成し、その前記光源に対向する面に前記耐熱部材を一体に形成したことを特徴とする請求項１，３又は４記載の光学ユニット。
7. 前記ホルダの前記光源に対向する面に金属を蒸着することによって、該面に前記耐熱部材を一体に設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の光学ユニット。
8. ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成される灯室内に、請求項１〜７の何れかに記載の光学ユニットを収容して成ることを特徴とする車両用灯具。
   

Images