JP2013127842A

JP2013127842A - 車両用灯具のリフレクタ

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Publication number: JP2013127842A
Application number: JP2011276025A
Authority: JP
Inventors: Sadaharu Hatta; 貞治八田; Tadanobu Abe; 忠信阿部
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: JP5913954B2

Abstract

【課題】製造が容易で製造コストが安価であると共に光源からの出射光を効率良く反射してその反射光を照射光とする、車両用灯具に用いるリフレクタを提供することにある。
【解決手段】第１反射面２２ａを有する第１リフレクタ部２１と第２反射面２４ａを有する第２リフレクタ部２４を一体に形成すると共に両者は灯具１の略水平面（ｓ）を境として互いに上下の位置関係にあり、第１リフレクタ部２１はその一部が光源１１の光軸（Ｘ）に垂直な方向の、灯具１の光照射方向側の近傍に位置する光学機能部２２を有し、第２リフレクタ部２４は光源１１の光軸（Ｘ）方向に該光源１１に対向するように位置し、第１反射面２２ａは光源１１からの直射光を受けて第２反射面２４ａに向けて反射し、第２反射面２４ａは第１反射面２２ａからの反射光と光源１１からの直射光を受けて灯具１の光照射方向に向けて反射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具のリフレクタに関するものであり、詳しくは、光源からの出射光を反射してその反射光を灯具の照射光として有効に利用することが可能な、車両用灯具のリフレクタに関する。

従来、光源からの出射光を反射してその反射光を車両用灯具（以下、「灯具」と略称することもある）の照射光として利用するリフレクタを備えた車両用灯具としては、図９に示す構成のものが開示されている。

その灯具８０の構成は、ランプボディ８１と前面カバー８２とによって区画された灯室８３内に複数のＬＥＤユニット８４、８５が配置されている。そのうちＬＥＤユニット８５は、光源となるＬＥＤ８６の下方に、該ＬＥＤ８６に対向する側の面をＬＥＤ８６の発光源（ＬＥＤ素子）の位置を焦点ＦＬとする放物柱曲面とすると共に該放物柱曲面に反射処理を施して放物柱反射面８７としたリフレクタ８８を設け、ＬＥＤ８６からリフレクタ８８の放物柱反射面８７に向かう出射光を該放物柱反射面８７で反射して上下方向に対してほぼ平行光となる反射光によって配光パターンの一部を形成するものである。

ところで、光軸Ｘを下方に向けて配置されたＬＥＤ８６の出射光の出射範囲のうち、角度αの範囲に出射された光Ｌαは、上述のように放物柱反射面８７で反射されてその反射光が配光パターンの一部を形成するものとなる。一方、角度βの範囲に出射された光Ｌβは、放物柱反射面８７で反射されることなくそのまま灯具８０外に照射されて配光パターンの形成に寄与するものとはならない。その結果、上記構成の車両用灯具８０は、ＬＥＤ８６から出射された光の利用効率の低いものとなってしまう（参考文献１参照）。

そこで、この問題を解消するために、リフレクタ８８を灯具８０の光照射方向に延長して配光パターンの形成に係わる角度αの範囲を拡大することが考えられるが、その場合、灯具８０の奥行きが長くなってしまう。

また、ＬＥＤ８６を該ＬＥＤ８６の光軸Ｘをリフレクタ８８の後部側に向けて配置することにより、リフレクタ８８を延長することなく配光パターンの形成に係わる角度αの範囲を拡大することが考えられるが、その場合、ＬＥＤ実装基板８９を支持したＬＥＤ支持部９０を灯具の前後方向に対して傾斜させて配置することが必要であり、ＬＥＤユニット８５の上下方向の大きさが拡大することになる。それと同時に、アルミダイカスト製品として一体化されたＬＥＤ支持部９０とリフレクタ８８と連結部９１が、ダイカスト金型に対してアンダーカットを有する形状となり、成形が困難なものとなる。

そこで、上記の問題解消策とは別に、ＬＥＤからの出射光のうち、リフレクタの反射面に向かわない光も配光パターンの形成に寄与するような構成にすることにより光の利用効率の向上を図った車両用灯具の提案もなされている。

その車両用灯具１００の構成は、図１０で示すように、ＬＥＤからなる発光素子１０１と、該発光素子１０１に対向する側の面を発光素子１０１の発光中心の位置を焦点とする複数の回転放物面とすると共に該各回転放物面に反射処理を施して反射面１０２とした第１リフレクタ１０３と、第１リフレクタ１０３の前端縁１０４から前方に向けて拡がる反射面１０５を備えた第２リフレクタ１０６と、発光素子１０１の前方近傍に設けられた直射光制御部材１０７を有するものである。

そして、発光素子１０１からの出射光のうち、第１リフレクタ１０３の反射面１０２に向かう光Ｌ１は該反射面１０２で反射されて反射光が前方に向けて光軸Ｘ寄りに照射され、一方、発光素子１０１から出射して第１リフレクタ１０３の反射面１０２に向かうことなく該第１リフレクタ１０３の前方側の空間に向かう直射光は、直射光制御部材１０７に照射される。

そのうち、直射光制御部材１０７の第１レンズ部１０８に照射された光Ｌ２は、直射光制御部材１０７の第１レンズ部１０８によって前方に向けて光軸Ｘ寄りに光路制御されてて照射され、直射光制御部材１０７の第２レンズ部１０９に照射された光Ｌ３は、直射光制御部材１０７の第２レンズ部１０９によって前方に向けて光軸Ｘから離れる方向へ光路制御されて第２リフレクタ１０６の反射面１０５で反射されて反射光が下向きに照射される。

その結果、灯具をこのような構成とすることにより、発光素子からの出射光の光利用効率を高めて明るい配光パターンを形成し、それによって運転者の夜間走行時の視認性を高めるようにしたものである（参考文献２参照）。

特開２００７−３２４０４２号公報特開２００８−２２６７８８号公報

ところで、上記構成の灯具１００は、ＬＥＤからなる発光素子１０１の点灯時の発熱が、該発光素子１０１を覆うように配置された第１リフレクタ１０３及び第２リフレクタ１０６と該発光素子１０１の前方近傍に設けられた直射光制御部材１０７とにより包囲された空間領域内に滞留して十分な放熱が確保されず、発光素子１０１の自己発熱による温度上昇によって発光効率が低下することになる。

また、直射光制御部材１０７は、発光素子１０１から出射した直射光と発光素子１０１から出射してリフレクタ１０３の反射面１０２の、前記直射光制御部材１０７と対向する領域で反射された反射光とが同時に透過する恐れがある。そのため、前記直射光と反射光の両方を満足する直射光制御部材１０７の光学設計が複雑なものとなり、場合によっては、いずれの光も中途半端な光学制御となって良好な配光パターンを得ることが難しくなる可能性がある。

また、他の構成部品とは別に独立した直射光制御部材１０７を設ける必要があり、部品点数や組み立て工数の増加により製造コストのコストアップを招くことになる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、製造が容易で製造コストが安価であると共に光源からの出射光を効率良く反射してその反射光を照射光とする、車両用灯具に用いるリフレクタを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、第１反射面を有する第１リフレクタ部と第２反射面を有する第２リフレクタ部が一体に形成されると共に前記第１リフレクタ部と前記第２リフレクタ部は灯具の略水平面を境として互いに上下の位置関係にあり、前記第１リフレクタ部はその一部が光源の光軸に垂直な方向の、前記灯具の光照射方向側の近傍に位置する光学機能部を有し、前記第２リフレクタ部は前記光源の光軸方向に該光源に対向するように位置し、前記第１反射面は光源からの直射光を受けて前記第２反射面に向けて反射し、前記第２反射面は前記第１反射面からの反射光と前記光源からの直射光を受けて前記灯具の光照射方向に向けて反射する、ことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記第１リフレクタ部の光学機能部に形成された前記第１反射面及び前記第２リフレクタ部に形成された前記第２反射面はいずれも前記光源と反対側に凹んだ自由曲面を有していることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２において、前記リフレクタはアルミダイカストで形成されることを特徴とするものである。

本発明の車両用灯具のリフレクタは、第１反射面を有する第１リフレクタ部と第２反射面を有する第２リフレクタ部とを一体に形成し、第１リフレクタ部と第２リフレクタ部を灯具の略水平面を境として互いに上下の位置関係に位置するようにした。また、第１リフレクタ部はその一部が光源の光軸に垂直な方向の、灯具の光照射方向側の近傍に位置する光学機能部を有し、第２リフレクタ部は光源の光軸方向に該光源に対向するように位置させた。これにより、第１反射面は光源からの直射光を受けて前記第２反射面に向けて反射し、第２反射面は第１反射面からの反射光と光源からの直射光を受けて灯具の光照射方向に向けて反射する。

その結果、従来、光源から該光源の光軸に垂直な方向の、灯具の光照射方向側に向かう出射光が灯具の配光パターンの形成に寄与しないものとなっていたが、それが第１リフレクタ部の光学機能部に形成された第１反射面で反射されてその反射光が第２リフレクタ部に形成された第２反射面で反射して灯具の光照射方向に照射するようになり、配光パターンの形成に寄与するものとなって明るい配光パターンを形成することが可能となった。

また、第１リフレクタ部及び第２リフレクタ部が一体に形成されてなるリフレクタを、アルミダイカストの成形金型においてアンダーカットを有しない構造としたことにより、成形金型をスライドコア等の特殊な金型構造とすることなく２つ割りの割型構造によって作製することができ、ダイカストの成形金型の簡素化により金型製作費の低減を含めてリフレクタの製造コストのコストダウンを図ることが可能となった。

実施形態のリフレクタを用いた車両用灯具の正面図説明図である。前面カバーを取り除いた車両用灯具を斜め前方から見た斜視説明図である。図１のＡ−Ａ断面説明図である。車両用灯具の光路制御を示す説明図である実施形態のリフレクタを成形する成形金型の説明図である。同じく、実施形態のリフレクタを成形する成形金型の説明図である。同じく、実施形態のリフレクタを成形する成形金型の説明図である。同じく、実施形態のリフレクタを成形する成形金型の説明図である。従来例の説明図である。同じく、従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は実施形態のリフレクタを用いた車両用灯具の正面図説明図、図２は前面カバーを取り除いた車両用灯具を斜め前方から見た斜視説明図、図３は図１のＡ−Ａ断面説明図、図４は灯具の光路制御を示す説明図、図５〜図８は実施形態のリフレクタを成形する成形金型の説明図である。

まず、本発明のリフレクタを説明する前に、該リフレクタを用いた車両用灯具（以下、灯具と略称する）について説明する。リフレクタは光源からの出射光を適宜所望の方向に向けて反射する光路制御機能を有するものであり、種々の構成からなる灯具に光学系を形成する反射光学素子として用いられている。図１〜図３は、リフレクタを用いた灯具の一例を示すものである。

灯具１は、一端開口を有するハウジング２と、ハウジング２の開口を塞ぐように該ハウジング２に装着された透明な前面カバー３とによって閉空間からなる灯室４が形成され、灯室４内に光源となる例えばＬＥＤ１１と該ＬＥＤ１１からの出射光を適宜所望の方向に向けて反射する光路制御機能を有するリフレクタ２０を備えた光学ユニット１０を有している。

光学ユニット１０を構成するＬＥＤ１１は基板に実装され、ＬＥＤ１１が実装されてなる基板（ＬＥＤ実装基板）１２は、ＬＥＤ１１点灯時の発熱を放熱してＬＥＤ１１の自己発熱による温度上昇を抑制するヒートシンク５に取付けられ、ヒートシンク５とリフレクタ２０がハウジング２の突出支持部２ａにネジ６によって一体にネジ止め支持固定されている。このとき、ＬＥＤ１１はその光軸（Ｘ）が下方を向くように配置されている。

リフレクタ２０は、第1リフレクタ部２１と第２リフレクタ部２４とが一体に形成され、そのうち第１リフレクタ部２１は、ＬＥＤ１１からの出射光の反射に係わる光学機能部２２とリフレクタ２０を灯室４内に支持固定する支持固定部２３を有している。

第1リフレクタ部２１の少なくとも光学機能部２２及び第２リフレクタ部２４の夫々のＬＥＤ１１に対向する側の面には、アルミニウムやニッケル等による金属反射層からなる第１反射面２２ａ及び第２反射面２４ａを備えている。

第１リフレクタ部２１と第２リフレクタ部２４は、灯具１の略水平面（ｓ）に対して互いに上下の位置関係にあると共に上下方向に対して互いに部分的に対向する部分を有する位置関係にある。

灯具１の略水平面（ｓ）に対して上側に位置する第１リフレクタ部２１は、その光学機能部２２がＬＥＤ１１の側方（灯具１の光照射方向）近傍に位置すると共にＬＥＤ１１と対向する側の面が側方（ＬＥＤ１１と反対方向）に凹状に湾曲した自由曲面からなる第１反射面２２ａとなっている。一方、灯具１の略水平面（ｓ）に対して下側に位置する第２リフレクタ部２４は、ＬＥＤ１１の下方に位置する共にＬＥＤ１１と対向する側の面が下方（ＬＥＤ１１と反対方向）に凹状に湾曲した自由曲面からなる第２反射面２４ａとなっている。

第１リフレクタ部２１の光学機能部２２に形成された第１反射面２２ａと第２リフレクタ部２４に形成された第２反射面２４ａとは互いに対向する位置に位置している。

そこで、図４に示すように、ＬＥＤ１１から該ＬＥＤ１１の側方近傍に位置する第１リフレクタ部２１の光学機能部２２の第１反射面２２ａに向かって角度θ_１の範囲に出射した光Ｌ１は、第１反射面２２ａで反射されてその反射光が第２リフレクタ部２４の第２反射面２４ａに向かい、更に第２反射面２４ａで反射されてその反射光が前方に位置する前面カバー３の方向に向かい、前面カバー３を透過して灯具１の前方に向けて照射される。

また、ＬＥＤ１１から該ＬＥＤ１１の下方に位置する第２リフレクタ部２４の第２反射面２４ａに向かって角度θ_２の範囲に出射した光Ｌ２は、第２反射面２４ａで反射されてその反射光が前方に位置する前面カバー３の方向に向かい、前面カバー３を透過して灯具１の前方に向けて照射される。

このように、従来のリフレクタを用いた灯具では、ＬＥＤ１１からの出射光のうち、第２リフレクタ部２４の第２反射面２４ａに向けて角度θ_２の範囲に出射される光は配光パターンの形成に寄与するものであったが、第２反射面２４ａに向かわない角度θ_１の範囲に出射された光は配光パターンの形成に寄与しないものとなっていた。

それに対し、本発明のリフレクタを用いた灯具は、従来配光パターンの形成に寄与しなかった角度θ_１の範囲に出射された光も、第１リフレクタ部２１の光学機能部２２の第１反射面２２ａを介して第２リフレクタ部２４の第２反射面２４ａで反射させることによりその反射光が配光パターンの形成に寄与するものとなり、ＬＥＤ１１から角度（θ_１＋θ_２）の広範囲の方向に出射した光を効率良く配光パターンの形成に寄与させることができるようになった。

その結果、ＬＥＤ１１からの出射光の利用効率が高まって明るい配光パターンを形成することが可能となり、それにより運転者の夜間走行時の視認性を高めることができる。

また、リフレクタ２０の第1リフレクタ部２１と第２リフレクタ部２４とを一体に形成することにより、それぞれに形成された第１反射面２２ａと第２反射面２４ａの位置関係も固定されることになる。そのため、光学系を構成する、光源（ＬＥＤ）１１と第１反射面２２ａと第２反射面２４ａの３つの光学要素の互いの位置精度は、光源（ＬＥＤ）１１とリフレクタ２０の２つの光学要素（光学素子）のみの位置精度によって決まる。

その結果、位置精度に係わる光学要素の数が低減するため光学系を構成する全光学要素間の位置精度が向上し、それにより光学系の光学性能の再現性が向上することで個体間の配光パターンのバラツキが小さい灯具を安定して量産することが可能となる。

また、ＬＥＤ１１の側方（灯具１の光照射方向）近傍にリフレクタ２０の第１リフレクタ部２１の光学機能部２２が位置することにより、灯具を前方から観視したときに直接光源（ＬＥＤ１１）が見えないようにしている。

その結果、前方の歩行者に眩しさを与えることがなく、且つ灯具の見栄えを向上させることができる。

更に、第１反射面２２ａが形成された光学機能部２２を有する第１リフレクタ部２１と第２反射面２４ａが形成された第２リフレクタ部２４とを一体化して形成できるため、部品点数及び組み立て工数の低下を図ることが可能となり、製造コストの低コスト化を実現することができる。

次に、上述のリフレクタの製造方法について、図５〜図８を参照して説明する。

リフレクタはアルミダイカストで成形され、図５に示すように、互いの突き合わせ面同士を対向させて可動金型（コア金型）４０を固定金型（キャビティ金型）５０側に移動し、互いの突き合わせ面同士を当接させて型締めを行う。これにより、図６に示すように、固定金型５０と可動金型４０との間で、突き合わせ当接面（パーティング面）５５を跨るようにリフレクタの形状寸法に対応する成形空間（キャビティ）５６が形成される。キャビティ５６は、リフレクタの第１リフレクタ部を形成する領域（第１リフレクタ部形成領域）５７と第２リフレクタ部を形成する領域（第２リフレクタ部形成領域）５８を有している。

この時、キャビティ５６の第１リフレクタ部形成領域５７と第２リフレクタ部形成領域５８との境界部に、パーティング面５５の一部をなす所謂食い切り面５９が形成されている。

次に、図７に示すように、キャビティ５６内に加熱溶融したアルミニウム６０を流し込んで該キャビティ５６の第１リフレクタ部形成領域５７及び第２リフレクタ部形成領域５８を溶融アルミニウム６０で満たし、その後溶融アルミニウム６０を冷却して固化させる。この時、

次に、図８のように、可動金型４０を固定金型５０から離れる方向に移動して型開きを行い、アルミニウムの金型成形品６１を固定金型４０から外す。その後、ゲート部やオーバーフロー部の切り離し等の後加工を施してアルミダイカスト製品（リフレクタ）が完成する。

このように、本発明のアルミダイカスト製のリフレクタは、光源を含む光学系の光学性能を損なうことなくダイカストに用いる成形金型に食い切り面を設けることができる構造とした。これにより、アルミダイカスト成形金型をスライドコア等の特殊な金型構造とすることなく２つ割りの割型構造にすることにより、夫々互いに関連し合って光路制御を行う第１反射面２２ａ及び第２反射面２４ａを備えた第1リフレクタ部２１と第２リフレクタ部２４とを一体に形成することが可能となった。

その結果、ダイカストに用いる成形金型を簡素化することができ、金型製作費の低減を含めてリフレクタの製造コストのコストダウンを図ることが可能となる。

１… 車両用灯具
２… ハウジング
２ａ… 突出支持部
３… 前面カバー
４… 灯室
５… ヒートシンク
６… ネジ
１０… 光学ユニット
１１… 光源（ＬＥＤ）
１２… ＬＥＤ実装基板
２０… リフレクタ
２１… 第1リフレクタ部
２２… 光学機能部
２２ａ… 第１反射面
２３… 支持固定部
２４… 第２リフレクタ部
２４ａ… 第２反射面
４０… 可動金型（コア金型）
５０… 固定金型（キャビティ金型）
５５… 突き合わせ当接面（パーティング面）
５６… 成形空間（キャビティ）
５７… 第１リフレクタ部形成領域
５８… 第２リフレクタ部形成領域
５９… 食い切り面
６０… アルミニウム
６１… 金型成形品

Claims

第１反射面を有する第１リフレクタ部と第２反射面を有する第２リフレクタ部が一体に形成されると共に前記第１リフレクタ部と前記第２リフレクタ部は灯具の略水平面を境として互いに上下の位置関係にあり、
前記第１リフレクタ部はその一部に、光軸方向を車両の上下とする光源の該光軸に垂直な方向の、前記灯具の光照射方向側の近傍に位置する光学機能部を有し、前記第２リフレクタ部は前記光源の光軸方向に該光源に対向するように位置し、
前記第１反射面は光源からの直射光を受けて前記第２反射面に向けて反射し、前記第２反射面は前記第１反射面からの反射光と前記光源からの直射光を受けて前記灯具の光照射方向に向けて反射する、ことを特徴とする車両用灯具のリフレクタ。
前記第１リフレクタ部の光学機能部に形成された前記第１反射面及び前記第２リフレクタ部に形成された前記第２反射面はいずれも前記光源と反対側に凹んだ自由曲面からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具のリフレクタ
前記リフレクタはアルミダイカストで形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用灯具のリフレクタ。