JP2014149981A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】発光ダイオード１２と、投影レンズ１４と、エクステンション１６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に高熱伝導性素材製シート１１を接合して、太陽光の熱エネルギを前記シート１１中に拡散させる。これにより太陽光が前記シート内を拡散して単位面積当たりの赤外線のエネルギ量を減少させた後に、前記樹脂製部材に伝達されるため、前記部材の溶融等を防止できる。
【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外筐内に、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（レンズホルダー）および投影レンズ、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は、例えば、発光ダイオードから出射された光がリフレクターによって投影レンズ焦点（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ピンポイントで前記樹脂製部材に吸収され、該赤外線の熱によってシェードの集光ポイント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を含む面に、高熱伝導性素材製シートを設置する。

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ピンポイントで照射しても、太陽光が前記樹脂製部材に接触する前に前記高熱伝導性素材製シート内を拡散し、その後、前記樹脂製部材に接触する。したがって、ピンポイントで前記高熱伝導性素材製シートの集光部位に照射した太陽光、特に赤外線の単位面積当たりの強度が大幅に減少した後、前記樹脂製部材に接触するため、前記樹脂製部材の溶融を生じさせることはなくなる。

請求項２では、請求項１の車両用灯具の樹脂製部材が、投影レンズの下側に配置されたエクステンションであり、その上面に高熱伝導性素材製シートが位置している。

これにより、エクステンションの上面方向に向けて太陽光が照射されても、該エクステンションの上面に位置する前記高熱伝導性素材製シートが太陽光の熱を吸収しかつ拡散させて、エクステンションには強度が弱められた太陽光のエネルギしか到達しないため、エクステンションが過度に加熱されず、溶融が防止できる。

請求項３では、請求項１の車両用灯具の樹脂製部材が、投影レンズの後方に配置されたシェードであり、その上面に高熱伝導性素材製シートが位置している。

これにより、シェードの上面方向に向けて太陽光が照射されても、該シェードの上面に位置する前記高熱伝導性素材製シートが太陽光の熱を吸収しかつ拡散させて、シェードには、強度が弱められた太陽光のエネルギしか到達しないため、シェードが過度に加熱されず、溶融が防止できる。
請求項４では、前記高熱伝導性素材製シートが、黒鉛製である。黒鉛は、単層構造の黒鉛単位層が多数積層した構造を有している。したがって前記単位層は均一構造であり、シートの面方向には熱伝導が起こりやすいのに対し、シートの積層（厚み）方向は、均一構造ではなく、熱伝導性は低下している。そのため、前記樹脂製部材にピンポイントで照射された太陽光は面方向に優先的に拡散し、単位面積当たりの太陽光の強度が低下した後に、前記高熱伝導性素材製シートに伝達されるため、前記樹脂製部材の溶融を生じさせることはなくなる。
請求項５では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が１０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋである。特にこの熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止が達成できる。
請求項６では、前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が１２０〜１５００Ｗ／ｍ・Ｋである。この熱伝導率の範囲で前記樹脂製部材の溶融等の防止がより確実に達成できる。

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。 本発明で使用可能な黒鉛製高熱伝導性素材製シートの製品名、グレード、熱伝導率および厚みを纏めた表である。 本発明で使用可能な黒鉛製高熱伝導性素材製シートのメーカー名、製品名、熱伝導率および厚みを纏めた表である。

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、前部上面がすり鉢状に下向きに湾曲した樹脂製のシェード（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の上面全体には、厚み０．０２〜１．０ｍｍで、材質が黒鉛（グラファイト）である高熱伝導性素材製シート１１が溶着や接着剤により接合されている。

発明の高熱伝導性素材製シート１１、前記以外に、熱伝導率が比較的高い金属製シートや樹脂製シートの材料も使用可能であるが、面方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率より十分大きい黒鉛の使用が望ましい。具体的な黒鉛製高熱伝導性素材製シートの製品名（グラフテック社）、グレード、熱伝導率および厚みを図２および図３に纏める。図２および図３から、黒鉛製シートの面方向の熱伝導率が１２０〜１５００Ｗ／ｍ・Ｋで、厚み方向の熱伝導率が２．８〜１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、面方向の十分な太陽光の熱エネルギ拡散が可能になる。

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１２が上方に向けて配置され、該発光ダイオード１２の上方には、該発光ダイオード１２配置点を第１焦点とする楕円形状のリフレクタ１３が配置されている。

前記シェード（レンズホルダ）１０には、リフレクタ１３の第２焦点位置に対応する上面前端１５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１４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１５に一致するように配置されている。

投影レンズ１４の周りには、レンズ１４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１６が配置されている。エクステンション１６も、前述したシェード１０と同様に、樹脂製の基材で構成されるとともに、基材表面における、投影レンズ１４を取り囲む領域に高熱伝導性素材製シート１１が溶着や接着剤により接合されている。

前記ランプユニット４は、前記発光ダイオード１２、リフレクタ１３、シェード（兼レンズホルダ）１０、投影レンズ１４およびエクステンション１６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１２から出射した光は、リフレクタ１３で反射し、投影レンズ１４およびアウターカバー３を透過され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１４に入射すると、投影レンズ１４の後面で内面反射し、レンズ１４の前面から下方に向けて出射し、レンズ１４前方のエクステンション１６の表面所定位置に集光する。

しかし、太陽光が集光するエクステンション１６の上面は、高熱伝導性素材製シート１１が位置するため、照射された太陽光の熱エネルギは、前記高熱伝導性素材製シート１１内を拡散した後、エクステンション１６の基材に到達するため、前記エクステンション１６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１２から出射する光の経路と反対方向の経路で太陽光が入射すると、太陽光はシェード１０の上面前端１５に集光される。このときシェード１０の上面に前記した高熱伝導性素材製シート１１が位置していると、同様に前記シェード１０の温度が過度に上昇することがない。

[実施例１]
市販の車両用エクステンション（DuPont社製VALOX 2000DM）の一面に、厚み０．２５μｍの高熱伝導性素材製シート（グラフテック社製の放熱用黒鉛シートであるeGRAF SPREADRSHIELD SS４００、図２参照）を接着剤を使用して接合して、テストピースとした。

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シート接合面に、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、５０℃であり、外観上の変化は観察できなかった。

[比較例１]
実地例１の市販の車両用エクステンションに高熱伝導性素材製シートを接合せず、そのまま実施例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ところ、１６８℃であり、表面が溶融し変形が生じていた。

なお、本実施例では、シェード１０の上面全体、エクステンション１６の投影レンズ１４を取り囲む領域全体に、高熱伝導性素材製シート１１がそれぞれ接合一体化されているが、シェード１０における上面前端１５近傍領域や、エクステンション１６における投影レンズ１３の下方領域のように、灯室５内に入射した太陽光が投影レン１４を介して集光するおそれのある一部の領域だけに、高熱伝導性素材製シート１１を接合してもよい。
また、シェード１０やエクステンション１６の表面所定領域に高熱伝導性素材製シート１１を設ける方法としては、前述の溶着や接着以外に、例えば、シェード１０やエクステンション１５を成形するための金型内に、予め高熱伝導性素材製シート１１をインサートした状態で、シェード１０やエクステンション１６を成形、いわゆるインサート成形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 高熱伝導性素材製シート
１２ 発光ダイオード
１３ リフレクタ
１４ 投影レンズ
１５ シェードの上面前端
１６ エクステンション

Claims (6)

1. 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を含む面に、高熱伝導性素材製シートを設置したことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記高熱伝導性素材製シートが、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位置していることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記高熱伝導性素材製シートが、前記投影レンズの後方に配置されたシェードの上面に位置してい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。
4. 前記高熱伝導性素材製シートが、黒鉛製である請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が１０〜２００Ｗ／ｍ・Ｋである請求項１から４までのいずれか１項に記載の車両用灯具。
6. 前記高熱伝導性素材製シートの面方向の熱伝導率が１２０〜１５００Ｗ／ｍ・Ｋである請求項５に記載の車両用灯具。

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