WO2020255826A1 - 車輌用前照灯 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a technical field of a vehicle headlight in which a projection lens and a lens holder are joined by laser welding.
- a lamp unit is arranged inside a lamp outer housing composed of a lamp housing and a cover, and the lamp unit has a projection lens and a lens holder.
- Some of these vehicle headlights have a projection lens and a lens holder joined by laser welding (see, for example, Patent Document 1).
- Laser welding has advantages such as high bonding strength in a small bonding range and the ability to reduce manufacturing costs without the need for consumables such as adhesives and screws.
- Projection lenses and lens holders It is widely used as a joining method.
- the projection lens is made transparent to transmit the light emitted from the light source, and is often formed of acrylic, which is easy to form into a thick wall shape to ensure light distribution performance, and is a hemisphere that controls the incident light. It has an optical control unit and a flange portion that projects outward from the optical control unit.
- the lens holder that holds the projection lens is often formed of polycarbonate to ensure high heat resistance, and the lens holder contains a black pigment that absorbs heat when irradiated with laser light in laser welding. Has been done.
- the laser beam is transmitted through the flange of the projection lens and irradiates the welded surface of the lens holder, and the black pigment reacts with the laser beam to cause the laser beam in the lens holder.
- the irradiated part generates heat and melts.
- the heat generated in the lens holder is transmitted to the flange of the projection lens and a part of the flange is melted, and the melted part in the lens holder and the melted part in the projection lens. Is joined by welding.
- the lens holder is formed in black because it contains a black pigment, and is a headlight for vehicles. It may also react to sunlight that may be incident on the light. Therefore, when sunlight is incident inside the headlight for a vehicle, the lens holder may be unintentionally melted depending on the amount of the incident light.
- the lens holder is also formed to be transparent like a projection lens.
- the purpose of the vehicle headlight of the present invention is to ensure high bonding strength between the projection lens and the lens holder, prevent the lens holder from melting, and improve visibility.
- the vehicle headlight according to the present invention is a vehicle headlight in which a projection lens formed of acrylic and a lens holder formed of polycarbonate are joined by laser welding, and the projection lens.
- the projection lens Has a bonding surface and is formed transparently
- the lens holder has a welding surface to be bonded to the bonding surface and is formed transparently, and laser light having a wavelength of 1550 nm to 1640 nm transmitted through the projection lens is welded.
- the projection lens and the lens holder are joined by irradiating the surface.
- the projection lens and the lens holder are joined by irradiating the welded surface of the transparently formed lens holder with a laser beam having a wavelength of 1550 nm to 1640 nm transmitted through the transparently formed projection lens.
- a condenser lens is arranged on the optical path of the laser beam.
- the laser beam is transmitted through the projection lens in a state of being condensed by the condenser lens, so that the energy density of the light becomes low on the incident surface of the projection lens and heat generation is less likely to occur, and on the welded surface of the lens holder.
- the energy density of light becomes high and it becomes easy to generate heat.
- a filter formed of acrylic is arranged on the optical path of the laser beam.
- the wavelength component of the laser light absorbed by the projection lens is absorbed by the filter before being transmitted by the projection lens.
- another vehicle headlight according to the present invention is a vehicle headlight in which a projection lens formed of acrylic and a lens holder formed of polycarbonate are joined by laser welding.
- the projection lens has a welded surface and is formed transparently
- the lens holder has a bonded surface that is joined to the welded surface and is formed transparently
- laser light having a wavelength of 1850 nm to 1960 nm transmitted through the lens holder is emitted.
- the projection lens and the lens holder are joined by irradiating the welded surface.
- the projection lens and the lens holder are joined by irradiating the welding surface of the transparently formed projection lens with a laser beam having a wavelength of 1850 nm to 1960 nm transmitted through the transparently formed lens holder.
- a condenser lens is arranged on the optical path of the laser beam.
- the laser beam is transmitted through the lens holder in a state of being condensed by the condenser lens, so that the energy density of the light becomes low on the incident surface of the lens holder and heat generation is less likely to occur, and on the welded surface of the projection lens.
- the energy density of light becomes high and it becomes easy to generate heat.
- a filter formed of polycarbonate is arranged on the optical path of the laser beam.
- the wavelength component of the laser light absorbed in the lens holder is absorbed by the filter before being transmitted through the lens holder.
- a projection lens and a lens are formed by irradiating a transparently formed lens holder or a welding surface of a projection lens with laser light of a predetermined wavelength transmitted through the transparently formed projection lens or lens holder. Since the holders are joined, it is possible to secure high bonding strength between the projection lens and the lens holder, prevent the lens holder from melting, and improve visibility.
- FIGS. 2 to 9 show an embodiment of the vehicle headlight of the present invention, and this figure is a cross-sectional view showing the vehicle headlight. It is a figure which shows the projection lens and the lens holder. It is a graph which shows the spectral transmittance of acrylic. It is a graph which shows the spectral transmittance of polycarbonate. It is a figure which shows the example which the condensing lens and the filter are arranged on the optical path of a laser beam. 7 to 9 show another configuration of the joint portion between the projection lens and the lens holder, and this figure is a diagram showing the projection lens and the lens holder. It is a figure which shows the example which the condensing lens and the filter are arranged on the optical path of a laser beam. It is a figure which shows the example in which the holding part covers the outer peripheral surface of a filter from the outer peripheral side. It is a figure which shows the example which the holding part was configured to cover the front surface of a filter from the front side.
- the vehicle headlights 1 are attached to the left and right ends of the front end of the vehicle body, respectively.
- the vehicle headlight 1 includes a lamp housing 2 having an opening at the front end and a cover 3 that closes the opening of the lamp housing 2.
- the lamp housing 2 and the cover 3 form a lamp outer housing 4, and the space inside the lamp outer housing 4 is formed as a lamp chamber 4a.
- the lamp unit 5 is arranged in the lamp chamber 4a.
- the lamp unit 5 includes a bracket 6, an arrangement base 7, a substrate 8, a light source 9, a reflector 10, a lens holder 11, and a projection lens 12.
- the bracket 6 is formed in a plate-shaped annular shape facing in the front-rear direction, and has a through hole 6a.
- the arrangement base 7 is made of a metal material having high heat dissipation, and is attached to the lower end side portion of the rear surface of the bracket 6.
- the arrangement base 7 functions as a heat sink and also functions as a light source arrangement unit for arranging the light source.
- the substrate 8 is arranged on the upper surface of the arrangement base 7 and has a predetermined circuit pattern (not shown).
- the board 8 is connected to a power supply circuit (not shown).
- the light source 9 is mounted on the upper surface of the substrate 8 and has an exit surface that emits light upward.
- a light emitting diode LED: Light Emitting Diode
- a drive current is supplied to the light source 9 from the power supply circuit via the substrate 8.
- the lower end of the reflector 10 is attached to the upper surface of the rear end of the arrangement base 7, and the inner surface is formed as the reflection surface 10a.
- the reflector 10 has a function of reflecting the light emitted from the light source 9 toward the front on the reflecting surface 10a.
- the lens holder 11 is transparently formed of polycarbonate, and the rear end is attached to the front surface of the bracket 6.
- the lens holder 11 has a substantially cylindrical holding portion 13 whose axial direction is in the front-rear direction and a flange-shaped mounting portion 14 projecting outward from the rear end portion of the holding portion 13. 14 is attached to the bracket 6.
- the space inside the lens holder 11 is formed as a light passing space 11a.
- the front surface of the holding portion 13 is formed as a welded surface 13a.
- the projection lens 12 is transparently formed of acrylic, and is composed of an optical control unit 15 formed in a substantially hemispherical shape that is convex forward, and a flange portion 16 that projects outward from the rear end portion of the optical control unit 15.
- the rear surface of the flange portion 16 is formed as a joint surface 16a, and the front surface is formed as an incident surface 16b.
- the projection lens 12 and the lens holder 11 are joined by laser welding.
- the vehicle headlight 1 configured as described above, when light is emitted from the light source 9, the emitted light is reflected by the reflecting surface 10a of the reflector 10 and is reflected by the transmission hole 6a of the bracket 6 and the lens holder 11. It is incident on the light control unit 15 of the projection lens 12 through the light passage space 11a, is converted into parallel light by the light control unit 15, is transmitted through the cover 3, and is irradiated forward.
- the projection lens 12 and the lens holder 11 are joined by welding the bonding surface 16a and the welding surface 13a by laser welding (see FIG. 2).
- laser welding laser light of a predetermined wavelength is emitted toward the incident surface 16b formed on the flange portion 16 of the projection lens 12, and the laser light is incident from the incident surface 16b and transmitted through the flange portion 16 to weld the holder 11. This is done by irradiating the surface 13a.
- the laser beam is applied to the welding surface 13a from the P direction orthogonal to the welding surface 13a, for example.
- the portion of the holding portion 13 including the welding surface 13a When the laser beam is applied to the welding surface 13a, the portion of the holding portion 13 including the welding surface 13a generates heat and is melted, and the generated heat is transferred to the portion of the flange portion 16 including the bonding surface 16a and melted. Both melted parts are welded.
- the wavelength of the laser light is in the range of 1550 nm to 1640 nm.
- Laser light having a wavelength in this range will be described with reference to the graphs of FIGS. 3 and 4.
- a wavelength in the range of 1550 nm to 1640 nm will be described as a wavelength A.
- FIG. 3 is a graph showing the spectral transmittance of acrylic, which is the material of the projection lens 12, and is data for acrylic having a thickness of 3 mm as an example.
- the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the transmittance.
- the laser light having a wavelength A has a high transmittance of 60% or more with respect to acrylic.
- FIG. 4 is a graph showing the spectral transmittance of polycarbonate, which is the material of the lens holder 11, and is data for polycarbonate having a thickness of 3 mm as an example.
- the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the transmittance.
- the laser light having a wavelength A has a minimum transmittance of about 10% or less in the vicinity of 1600 nm, and has a low transmittance with respect to polycarbonate.
- the laser light of wavelength A has a high transmittance for acrylic and a low transmittance for polycarbonate. Therefore, when the laser light of wavelength A is emitted toward the incident surface 16b of the projection lens 12, the high transmittance of the laser light to the projection lens 12 is ensured and the high absorption rate of the laser light to the lens holder 11 is ensured. It is secured, the welding surface 13a is irradiated with a sufficient amount of laser light, a sufficient amount of heat is generated on the welding surface 13a, and a good molten state on the welding surface 13a and the joint surface 16a is ensured.
- a condenser lens 17 that collects the laser light may be arranged on the optical path of the laser light (see FIG. 5). By arranging the condenser lens 17 on the optical path of the laser light, the laser light is focused by the condenser lens 17 and irradiated in a state of focusing on the welding surface 13a.
- the energy density of the light on the incident surface 16b becomes low, heat generation is less likely to occur, and the welding surface 13a In, the energy density of light becomes high and heat is easily generated. Therefore, it is possible to prevent the incident surface 16b from being deformed by heat and to secure a high bonding strength between the projection lens 12 and the lens holder 11.
- a filter 18 formed of acrylic, which is the same material as the projection lens 12, may be arranged on the optical path of the laser beam (see FIG. 5). By arranging the filter 18 on the optical path of the laser light, the laser light is transmitted through the filter 18.
- the wavelength component of the laser beam absorbed by the flange portion 16 is absorbed by the filter 18 before being transmitted through the flange portion 16, the light of this wavelength component is not incident on the flange portion 16 and the heat of the incident surface 16b is not incident. It is possible to prevent deformation due to.
- the condenser lens 17 and the filter 18 in combination, it is possible to obtain a large effect of preventing deformation of the incident surface 16b due to heat and to secure a high bonding strength between the projection lens 12 and the lens holder 11. it can.
- the filter 18 is made of acrylic, which is the same material as the projection lens 12, and the filter 18 may be deformed by heat generated by light having a wavelength exceeding 1640 nm. Therefore, the filter 18 is deformed and the function of the filter 18 is increased. It is desirable to replace the filter 18 with a new filter 18 when the value decreases.
- the vehicle headlight 1 is transparent formed of acrylic by irradiating the welding surface 13a with laser light having a wavelength A of 1550 nm to 1640 nm transmitted through the projection lens 12.
- the projection lens 12 and the transparent lens holder 11 formed of polycarbonate are joined.
- the projection lens 12 and the lens holder 11 are joined by irradiating the welding surface 13a of the transparently formed lens holder 11 with a laser beam having a wavelength A transmitted through the transparently formed projection lens 12.
- the lens holder 11 is transparent, looks good, and is unlikely to be melted by sunlight. Therefore, it is possible to secure a high bonding strength between the projection lens 12 and the lens holder 11 and prevent the lens holder 11 from melting. Visibility can be improved.
- the lens holder 11A according to another configuration is transparently formed of polycarbonate, and the projection lens 12A according to another configuration is transparently formed of acrylic.
- the upper end of the outer peripheral surface of the holding portion 13 of the lens holder 11A is formed as an incident surface 13b.
- the lens holder 11A is formed with a bonding surface 13c instead of the welding surface 13a, and the projection lens 12A is formed with a welding surface 16c instead of the bonding surface 16a.
- the joint surface 13c and the welding surface 16c are inclined in the front-rear direction and are positioned opposite to each other.
- the projection lens 12A and the lens holder 11A are joined by welding the welding surface 16c and the joining surface 13c by laser welding.
- laser welding laser light having a predetermined wavelength is emitted toward the incident surface 13b formed on the holding portion 13 of the lens holder 11A, and the laser light is transmitted through the holding portion 13 and irradiated on the welding surface 16c of the projection lens 12A. It is done by.
- the laser beam is applied to the welding surface 16c from the P direction orthogonal to the welding surface 16c, for example.
- the portion of the flange portion 16 including the welding surface 16c When the laser beam is applied to the welding surface 16c, the portion of the flange portion 16 including the welding surface 16c generates heat and is melted, and the generated heat is transmitted to the portion of the holding portion 13 including the bonding surface 13c and melted. Both melted parts are welded.
- the wavelength of the laser light is in the range of 1850 nm to 1960 nm.
- Laser light having a wavelength in this range will be described with reference to the graphs of FIGS. 3 and 4.
- a wavelength in the range of 1850 nm to 1960 nm will be described as a wavelength B.
- the laser light having a wavelength B has a minimum transmittance of about 10% in the vicinity of 1900 nm, and has a low transmittance with respect to acrylic.
- the laser light having a wavelength B has a maximum transmittance of 60% or more in the vicinity of 1900 nm, and has a high transmittance with respect to polycarbonate.
- the laser light of wavelength B has a low transmittance for acrylic and a high transmittance for polycarbonate. Therefore, when the laser beam of wavelength B is emitted toward the incident surface 13b of the lens holder 11A, a high transmittance of the laser beam to the lens holder 11A is ensured and a high absorption rate of the laser beam to the projection lens 12A is obtained. It is secured, the welding surface 16c is irradiated with a sufficient amount of laser light, a sufficient amount of heat is generated on the welding surface 16c, and a good molten state on the bonding surface 13c and the welding surface 16c is ensured.
- a condenser lens 17 that collects the laser light may be arranged on the optical path of the laser light (see FIG. 7). By arranging the condenser lens 17 on the optical path of the laser light, the laser light is focused by the condenser lens 17 and irradiated in a state of focusing on the welding surface 16c.
- the energy density of the light on the incident surface 13b becomes low, heat generation is less likely to occur, and the welding surface 16c In, the energy density of light becomes high and heat is easily generated. Therefore, it is possible to prevent the incident surface 13b from being deformed by heat and to secure a high bonding strength between the projection lens 12A and the lens holder 11A.
- a filter 19 formed of polycarbonate, which is the same material as the lens holder 11A, may be arranged on the optical path of the laser beam (see FIG. 7). By arranging the filter 19 on the optical path of the laser light, the laser light is transmitted through the filter 19.
- the wavelength component of the laser light absorbed by the holding unit 13 is absorbed by the filter 19 before being transmitted by the holding unit 13, the light of this wavelength component is not incident on the holding unit 13, and the heat of the incident surface 13b is not incident. It is possible to prevent deformation due to.
- the condenser lens 17 and the filter 19 in combination, it is possible to obtain a large effect of preventing deformation of the incident surface 13b due to heat and to secure a high bonding strength between the projection lens 12A and the lens holder 11A. it can.
- the filter 19 is made of polycarbonate, which is the same material as the lens holder 11A, and the filter 19 may be deformed by heat generated by light having a wavelength exceeding 1960 nm. Therefore, the filter 19 is deformed and the function of the filter 19 is It is desirable to replace the filter 19 with a new filter 19 when the value decreases.
- the laser beam may be transmitted through the lens holder 11A and irradiated to the projection lens 12A.
- laser welding can be performed by forming the holding portion 13 so as to cover the outer peripheral surface of the flange portion 16 from the outer peripheral side (see FIG. 8).
- the outer peripheral surface of the flange portion 16 of the projection lens 12A is formed as the welding surface 16c
- the surface of the lens holder 11A in contact with the welding surface 16c is formed as the bonding surface 13c.
- the laser beam is applied to the welding surface 16c from the P direction orthogonal to the welding surface 16c, for example.
- the holding portion 13 covers the front surface of the flange portion 16 from the front side to perform laser welding. Is also possible (see FIG. 9).
- the front surface of the flange portion 16 of the projection lens 12A is formed as the welding surface 16c
- the surface of the lens holder 11A in contact with the welding surface 16c is formed as the bonding surface 13c.
- the laser beam is applied to the welding surface 16c from the P direction orthogonal to the welding surface 16c, for example.
- the welding surface 16c is formed of acrylic by irradiating the welding surface 16c with a laser beam having a wavelength B of 1850 nm to 1960 nm transmitted through the lens holder 11A.
- the transparent projection lens 12A and the transparent lens holder 11A formed of polycarbonate are joined to each other.
- the projection lens 12A and the lens holder 11A are joined by irradiating the welding surface 16c of the transparently formed projection lens 12A with a laser beam having a wavelength B transmitted through the transparently formed lens holder 11A.
- the lens holder 11A is transparent, looks good, and is unlikely to be melted by sunlight. Therefore, it is possible to secure a high bonding strength between the projection lens 12A and the lens holder 11A and prevent the lens holder 11A from melting. Visibility can be improved.
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Abstract
アクリルによって形成された投影レンズ12とポリカーボネイトによって形成されたレンズホルダー11とがレーザー溶着によって接合され、投影レンズが接合面16aを有し透明に形成され、レンズホルダーが接合面と接合される溶着面13aを有し透明に形成され、投影レンズを透過される1550nm~1640nmの波長のレーザー光が溶着面に照射されることにより投影レンズとレンズホルダーが接合される。
Description
本発明は、投影レンズとレンズホルダーがレーザー溶着によって接合される車輌用前照灯についての技術分野に関する。
車輌用前照灯にはランプハウジングとカバーによって構成された灯具外筐の内部に灯具ユニットが配置され、灯具ユニットが投影レンズとレンズホルダーを有する所謂プロジェクタータイプがある。
このような車輌用前照灯には、投影レンズとレンズホルダーがレーザー溶着によって接合されるものがある(例えば、特許文献1参照)。レーザー溶着は小さい接合範囲で高い接合強度が得られる点や接着剤やネジ等の消耗材が必要なく製造コストを抑制することが可能な点等の利点を有しており、投影レンズとレンズホルダーの接合方法として広く普及している。
投影レンズは光源から出射される光を透過させるために透明にされ、配光性能を確保するために厚肉形状に形成し易いアクリルによって形成されることが多く、入射される光を制御する半球状の光制御部と光制御部から外方に張り出されたフランジ部とを有している。一方、投影レンズを保持するレンズホルダーは高い耐熱性を確保するためにポリカーボネイトによって形成されることが多く、レンズホルダーにはレーザー溶着においてレーザー光が照射されたときに熱を吸収する黒色顔料が含有されている。
レーザー溶着により投影レンズとレンズホルダーが接合される場合には、レーザー光が投影レンズのフランジ部を透過されてレンズホルダーの溶着面に照射され、黒色顔料がレーザー光によって反応しレンズホルダーにおいてレーザー光が照射された部分が発熱して溶融する。溶着面にレーザー光が照射されたときにはレンズホルダーにおいて発生した熱が投影レンズのフランジ部に伝達されフランジ部の一部が溶融され、レンズホルダーにおいて溶融された部分と投影レンズにおいて溶融された部分とが溶着されることにより接合される。
ところで、レーザー溶着によって投影レンズとレンズホルダーを接合することにより両者の高い接合強度を確保することが可能であるが、レンズホルダーは黒色顔料を含有するため黒色に形成されており、車輌用前照灯に入射される可能性のある太陽光にも反応する可能性がある。従って、車輌用前照灯の内部に太陽光が入射されると、入射された光量によってはレンズホルダーが意図せず溶融するおそれがある。
また、車輌用前照灯においては、被視認性の向上を図るために、レンズホルダーも投影レンズと同様に透明に形成されることが望まれている。
そこで、本発明車輌用前照灯は、投影レンズとレンズホルダーの高い接合強度を確保した上でレンズホルダーの溶融を防止すると共に被視認性の向上を図ることを目的とする。
第1に、本発明に係る車輌用前照灯は、アクリルによって形成された投影レンズとポリカーボネイトによって形成されたレンズホルダーとがレーザー溶着によって接合される車輌用前照灯であって、前記投影レンズが接合面を有し透明に形成され、前記レンズホルダーが前記接合面と接合される溶着面を有し透明に形成され、前記投影レンズを透過される1550nm~1640nmの波長のレーザー光が前記溶着面に照射されることにより前記投影レンズと前記レンズホルダーが接合されるものである。
これにより、透明に形成された投影レンズを透過される1550nm~1640nmの波長のレーザー光が透明に形成されたレンズホルダーの溶着面に照射されることにより投影レンズとレンズホルダーが接合される。
第2に、上記した本発明に係る車輌用前照灯においては、レーザー光の光路上に集光レンズが配置されることが望ましい。
これにより、集光レンズによってレーザー光が集光された状態で投影レンズを透過されるため、投影レンズの入射面において光のエネルギー密度が低くなって発熱が生じ難くなると共にレンズホルダーの溶着面において光のエネルギー密度が高くなって発熱し易くなる。
第3に、上記した本発明に係る車輌用前照灯においては、レーザー光の光路上にアクリルによって形成されたフィルターが配置されることが望ましい。
これにより、投影レンズにおいて吸収されるレーザー光の波長成分が投影レンズの透過前にフィルターによって吸収される。
第4に、別の本発明に係る車輌用前照灯は、アクリルによって形成された投影レンズとポリカーボネイトによって形成されたレンズホルダーとがレーザー溶着によって接合される車輌用前照灯であって、前記投影レンズが溶着面を有し透明に形成され、前記レンズホルダーが前記溶着面と接合される接合面を有し透明に形成され、前記レンズホルダーを透過される1850nm~1960nmの波長のレーザー光が前記溶着面に照射されることにより前記投影レンズと前記レンズホルダーが接合されるものである。
これにより、透明に形成されたレンズホルダーを透過される1850nm~1960nmの波長のレーザー光が透明に形成された投影レンズの溶着面に照射されることにより投影レンズとレンズホルダーが接合される。
第5に、上記した別の本発明に係る車輌用前照灯においては、レーザー光の光路上に集光レンズが配置されることが望ましい。
これにより、集光レンズによってレーザー光が集光された状態でレンズホルダーを透過されるため、レンズホルダーの入射面において光のエネルギー密度が低くなって発熱が生じ難くなると共に投影レンズの溶着面において光のエネルギー密度が高くなって発熱し易くなる。
第6に、上記した別の本発明に係る車輌用前照灯においては、レーザー光の光路上にポリカーボネイトによって形成されたフィルターが配置されることが望ましい。
これにより、レンズホルダーにおいて吸収されるレーザー光の波長成分がレンズホルダーの透過前にフィルターによって吸収される。
本発明によれば、透明に形成された投影レンズ又はレンズホルダーを透過される所定の波長のレーザー光が透明に形成されたレンズホルダー又は投影レンズの溶着面に照射されることにより投影レンズとレンズホルダーが接合されるため、投影レンズとレンズホルダーの高い接合強度を確保した上でレンズホルダーの溶融を防止することができると共に被視認性の向上を図ることができる。
以下に、本発明車輌用前照灯を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。
<車輌用前照灯の構成>
先ず、車輌用前照灯1の構成について説明する(図1参照)。
先ず、車輌用前照灯1の構成について説明する(図1参照)。
車輌用前照灯1は、それぞれ車体の前端部における左右両端部に取り付けられて配置されている。
車輌用前照灯1は前端に開口を有するランプハウジング2とランプハウジング2の開口を閉塞するカバー3とを備えている。ランプハウジング2とカバー3によって灯具外筐4が構成され、灯具外筐4の内部の空間が灯室4aとして形成されている。
灯室4aには灯具ユニット5が配置されている。灯具ユニット5はブラケット6と配置ベース7と基板8と光源9とリフレクター10とレンズホルダー11と投影レンズ12を有している。
ブラケット6は前後方向を向く板状の環状に形成され、透過孔6aを有している。
配置ベース7は放熱性の高い金属材料によって形成され、ブラケット6の後面における下端側の部分に取り付けられている。配置ベース7はヒートシンクとして機能すると共に光源を配置する光源配置部として機能する。
基板8は配置ベース7の上面に配置され、図示しない所定の回路パターンを有している。基板8は図示しない電源回路に接続されている。
光源9は基板8の上面に搭載され、上方へ向けて光を出射する出射面を有している。光源9としては、例えば、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられている。光源9には電源回路から基板8を介して駆動電流が供給される。
リフレクター10は下端部が配置ベース7の後端部における上面に取り付けられ、内面が反射面10aとして形成されている。リフレクター10は光源9から出射された光を反射面10aで前方へ向けて反射する機能を有している。
レンズホルダー11はポリカーボネイトによって透明に形成され、後端部がブラケット6の前面に取り付けられている。レンズホルダー11は軸方向が前後方向にされた略円筒状の保持部13と保持部13の後端部から外方に張り出されたフランジ状の被取付部14とを有し、被取付部14がブラケット6に取り付けられている。レンズホルダー11の内部の空間は光通過空間11aとして形成されている。
保持部13の前面は溶着面13aとして形成されている。
投影レンズ12はアクリルによって透明に形成され、前方に凸の略半球状に形成された光制御部15と光制御部15の後端部から外方に張り出されたフランジ部16とから成る。フランジ部16は後面が接合面16aとして形成され前面が入射面16bとして形成されている。投影レンズ12とレンズホルダー11はレーザー溶着によって接合されている。
上記のように構成された車輌用前照灯1において、光源9から光が出射されると、出射された光はリフレクター10の反射面10aで反射されブラケット6の透過孔6aとレンズホルダー11の光通過空間11aを通って投影レンズ12の光制御部15に入射され、光制御部15によって平行光にされてカバー3を透過され前方へ向けて照射される。
<投影レンズとレンズホルダーの接合>
次に、投影レンズ12とレンズホルダー11の接合について説明する(図2乃至図4参照)。
次に、投影レンズ12とレンズホルダー11の接合について説明する(図2乃至図4参照)。
投影レンズ12とレンズホルダー11の接合は接合面16aと溶着面13aがレーザー溶着により溶着されることにより行われる(図2参照)。レーザー溶着は所定の波長のレーザー光が投影レンズ12のフランジ部16に形成された入射面16bへ向けて出射され、レーザー光が入射面16bから入射されてフランジ部16を透過されホルダー11の溶着面13aに照射されることにより行われる。このときレーザー光は、例えば、溶着面13aに直交するP方向から溶着面13aに照射される。レーザー光が溶着面13aに照射されると、保持部13の溶着面13aを含む部分が発熱して溶融され、発生した熱がフランジ部16の接合面16aを含む部分に伝達されて溶融され、溶融された両部分が溶着される。
レーザー光の波長は1550nm~1640nmの範囲にされている。この範囲の波長のレーザー光について、図3及び図4のグラフ図を参照して説明する。尚、以下においては、1550nm~1640nmの範囲の波長を波長Aとして説明する。
図3は、投影レンズ12の材料であるアクリルの分光透過率を示すグラフ図であり、例として、厚さが3mmのアクリルについてのデータである。図3において、横軸は波長であり、縦軸は透過率である。図3のA1に示すように、波長Aのレーザー光は、アクリルに関して60%以上の高い透過率にされている。
図4は、レンズホルダー11の材料であるポリカーボネイトの分光透過率を示すグラフ図であり、例として、厚さが3mmのポリカーボネイトについてのデータである。図4において、横軸は波長であり、縦軸は透過率である。図4のA2に示すように、波長Aのレーザー光は、1600nm付近において透過率が約10%以下の極小にされ、ポリカーボネイトに関して低い透過率にされている。
このように波長Aのレーザー光は、アクリルに関して高い透過率を有し、ポリカーボネイトに関して低い透過率を有している。従って、波長Aのレーザー光が投影レンズ12の入射面16bへ向けて出射されたときに、投影レンズ12に対するレーザー光の高い透過率が確保されると共にレンズホルダー11に対するレーザー光の高い吸収率が確保され、溶着面13aに十分な光量のレーザー光が照射されて溶着面13aにおいて十分な発熱量が生じ、溶着面13aと接合面16aにおける良好な溶融状態が確保される。
尚、上記した1550nm~1640nmの範囲の波長Aのレーザー光を用いてレーザー溶着を行う場合において、レーザー光の照射装置によっては波長Aのレーザー光が照射されるときに1640nmを超える波長の光が僅かながら含まれている可能性がある。このような1640nmを超える波長の光が照射されると、レーザー光が入射面16bからフランジ部16に入射されたときにレーザー光の一部がアクリルによって形成されたフランジ部16に吸収され、発熱により入射面16bが変形するおそれがある。
そこで、レーザー光の光路上にレーザー光を集光する集光レンズ17が配置されてもよい(図5参照)。レーザー光の光路上に集光レンズ17が配置されることにより、レーザー光が集光レンズ17によって集光され溶着面13aに焦点を結ぶ状態で照射される。
このとき集光レンズ17によってレーザー光が集光された状態で投影レンズ12のフランジ部16を透過されるため、入射面16bにおいて光のエネルギー密度が低くなって発熱が生じ難くなると共に溶着面13aにおいて光のエネルギー密度が高くなって発熱し易くなる。従って、入射面16bの熱による変形を防止することができると共に投影レンズ12とレンズホルダー11の高い接合強度を確保することができる。
また、レーザー光の光路上に投影レンズ12と同じ材料であるアクリルによって形成されたフィルター18が配置されてもよい(図5参照)。レーザー光の光路上にフィルター18が配置されることにより、レーザー光がフィルター18を透過される。
このときフランジ部16において吸収されるレーザー光の波長成分がフランジ部16の透過前にフィルター18によって吸収されるため、フランジ部16にはこの波長成分の光が入射されず、入射面16bの熱による変形を防止することができる。
また、集光レンズ17とフィルター18を組み合わせて使用することにより、入射面16bの熱による変形の大きな防止効果を得ることができると共に投影レンズ12とレンズホルダー11の高い接合強度を確保することができる。
尚、フィルター18は投影レンズ12と同じ材料であるアクリルによって形成されており、1640nmを超える波長の光による発熱によってフィルター18が変形する可能性があるため、フィルター18に変形が生じフィルター18の機能が低下した場合にはフィルター18を新たなフィルター18に交換することが望ましい。
<まとめ>
以上に記載した通り、車輌用前照灯1にあっては、投影レンズ12を透過される1550nm~1640nmの波長Aのレーザー光が溶着面13aに照射されることによりアクリルによって形成された透明な投影レンズ12とポリカーボネイトによって形成された透明なレンズホルダー11とが接合される。
以上に記載した通り、車輌用前照灯1にあっては、投影レンズ12を透過される1550nm~1640nmの波長Aのレーザー光が溶着面13aに照射されることによりアクリルによって形成された透明な投影レンズ12とポリカーボネイトによって形成された透明なレンズホルダー11とが接合される。
従って、透明に形成された投影レンズ12を透過される波長Aのレーザー光が透明に形成されたレンズホルダー11の溶着面13aに照射されることにより投影レンズ12とレンズホルダー11が接合される。これにより、レンズホルダー11が透明であり見栄えが良く太陽光による溶融も生じ難いため、投影レンズ12とレンズホルダー11の高い接合強度を確保した上でレンズホルダー11の溶融を防止することができると共に被視認性の向上を図ることができる。
<投影レンズとレンズホルダーの別の構成>
以下に、投影レンズとレンズホルダーの接合部分における別の構成について説明する(図6参照)。
以下に、投影レンズとレンズホルダーの接合部分における別の構成について説明する(図6参照)。
別の構成に係るレンズホルダー11Aはポリカーボネイトによって透明に形成され、別の構成に係る投影レンズ12Aはアクリルによって透明に形成されている。レンズホルダー11Aは保持部13の外周面における上端部が入射面13bとして形成されている。レンズホルダー11Aには溶着面13aに変えて接合面13cが形成され、投影レンズ12Aには接合面16aに変えて溶着面16cが形成されている。接合面13cと溶着面16cは前後方向に対して傾斜され、対向して位置されている。
投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aの接合は溶着面16cと接合面13cがレーザー溶着により溶着されることにより行われる。レーザー溶着は所定の波長のレーザー光がレンズホルダー11Aの保持部13に形成された入射面13bへ向けて出射され、レーザー光が保持部13を透過され投影レンズ12Aの溶着面16cに照射されることにより行われる。このときレーザー光は、例えば、溶着面16cに直交するP方向から溶着面16cに照射される。レーザー光が溶着面16cに照射されると、フランジ部16の溶着面16cを含む部分が発熱して溶融され、発生した熱が保持部13の接合面13cを含む部分に伝達されて溶融され、溶融された両部分が溶着される。
レーザー光の波長は1850nm~1960nmの範囲にされている。この範囲の波長のレーザー光について、図3及び図4のグラフ図を参照して説明する。尚、以下においては、1850nm~1960nmの範囲の波長を波長Bとして説明する。
図3のB1に示すように、波長Bのレーザー光は、1900nm付近において透過率が約10%の極小にされ、アクリルに関して低い透過率にされている。図4のB2に示すように、波長Bのレーザー光は、1900nm付近において透過率が60%以上の極大にされ、ポリカーボネイトに関して高い透過率にされている。
このように波長Bのレーザー光は、アクリルに関して低い透過率を有し、ポリカーボネイトに関して高い透過率を有している。従って、波長Bのレーザー光がレンズホルダー11Aの入射面13bへ向けて出射されたときに、レンズホルダー11Aに対するレーザー光の高い透過率が確保されると共に投影レンズ12Aに対するレーザー光の高い吸収率が確保され、溶着面16cに十分な光量のレーザー光が照射されて溶着面16cにおいて十分な発熱量が生じ、接合面13cと溶着面16cにおける良好な溶融状態が確保される。
尚、波長Bのレーザー光を用いる場合において、レーザー光の照射装置によっては波長Bのレーザー光が照射されるときに1960nmを超える波長の光が僅かながら含まれている可能性があり、レーザー光が入射面13bから保持部13に入射されたときにレーザー光の一部がポリカーボネイトによって形成された保持部13に吸収され、発熱により入射面13bが変形するおそれがある。
そこで、レーザー光の光路上にレーザー光を集光する集光レンズ17が配置されてもよい(図7参照)。レーザー光の光路上に集光レンズ17が配置されることにより、レーザー光が集光レンズ17によって集光され溶着面16cに焦点を結ぶ状態で照射される。
このとき集光レンズ17によってレーザー光が集光された状態でレンズホルダー11Aの保持部13を透過されるため、入射面13bにおいて光のエネルギー密度が低くなって発熱が生じ難くなると共に溶着面16cにおいて光のエネルギー密度が高くなって発熱し易くなる。従って、入射面13bの熱による変形を防止することができると共に投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aの高い接合強度を確保することができる。
また、レーザー光の光路上にレンズホルダー11Aと同じ材料であるポリカーボネイトによって形成されたフィルター19が配置されてもよい(図7参照)。レーザー光の光路上にフィルター19が配置されることにより、レーザー光がフィルター19を透過される。
このとき保持部13において吸収されるレーザー光の波長成分が保持部13の透過前にフィルター19によって吸収されるため、保持部13にはこの波長成分の光が入射されず、入射面13bの熱による変形を防止することができる。
また、集光レンズ17とフィルター19を組み合わせて使用することにより、入射面13bの熱による変形の大きな防止効果を得ることができると共に投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aの高い接合強度を確保することができる。
尚、フィルター19はレンズホルダー11Aと同じ材料であるポリカーボネイトによって形成されており、1960nmを超える波長の光による発熱によってフィルター19が変形する可能性があるため、フィルター19に変形が生じフィルター19の機能が低下した場合にはフィルター19を新たなフィルター19に交換することが望ましい。
また、波長Bのレーザー光を用いて投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aのレーザー溶着による接合を行う場合に、レーザー光がレンズホルダー11Aを透過されて投影レンズ12Aに照射される構成であればよく、例えば、保持部13がフランジ部16の外周面を外周側から覆う構成にしてレーザー溶着を行うことが可能である(図8参照)。この場合には投影レンズ12Aにおけるフランジ部16の外周面が溶着面16cとして形成され、レンズホルダー11Aにおける溶着面16cに接する面が接合面13cとして形成される。このときレーザー光は、例えば、溶着面16cに直交するP方向から溶着面16cに照射される。
さらに、波長Bのレーザー光を用いて投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aのレーザー溶着による接合を行う場合に、例えば、保持部13がフランジ部16の前面を前側から覆う構成にしてレーザー溶着を行うことも可能である(図9参照)。この場合には投影レンズ12Aにおけるフランジ部16の前面が溶着面16cとして形成され、レンズホルダー11Aにおける溶着面16cに接する面が接合面13cとして形成される。このときレーザー光は、例えば、溶着面16cに直交するP方向から溶着面16cに照射される。
上記したように、車輌用前照灯1における別の構成にあっては、レンズホルダー11Aを透過される1850nm~1960nmの波長Bのレーザー光が溶着面16cに照射されることによりアクリルによって形成された透明な投影レンズ12Aとポリカーボネイトによって形成された透明なレンズホルダー11Aとが接合される。
従って、透明に形成されたレンズホルダー11Aを透過される波長Bのレーザー光が透明に形成された投影レンズ12Aの溶着面16cに照射されることにより投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aが接合される。これにより、レンズホルダー11Aが透明であり見栄えが良く太陽光による溶融も生じ難いため、投影レンズ12Aとレンズホルダー11Aの高い接合強度を確保した上でレンズホルダー11Aの溶融を防止することができると共に被視認性の向上を図ることができる。
1…車輌用前照灯、11…レンズホルダー、12…投影レンズ、13a…溶着面、16a…接合面、16b…入射面、17…集光レンズ、18…フィルター、19…フィルター、11A…レンズホルダー、13b…入射面、13c…接合面、12A…投影レンズ、16c…溶着面
Claims (6)
- アクリルによって形成された投影レンズとポリカーボネイトによって形成されたレンズホルダーとがレーザー溶着によって接合される車輌用前照灯であって、
前記投影レンズが接合面を有し透明に形成され、
前記レンズホルダーが前記接合面と接合される溶着面を有し透明に形成され、
前記投影レンズを透過される1550nm~1640nmの波長のレーザー光が前記溶着面に照射されることにより前記投影レンズと前記レンズホルダーが接合される
車輌用前照灯。 - レーザー光の光路上に集光レンズが配置された
請求項1に記載の車輌用前照灯。 - レーザー光の光路上にアクリルによって形成されたフィルターが配置された
請求項1又は請求項2に記載の車輌用前照灯。 - アクリルによって形成された投影レンズとポリカーボネイトによって形成されたレンズホルダーとがレーザー溶着によって接合される車輌用前照灯であって、
前記投影レンズが溶着面を有し透明に形成され、
前記レンズホルダーが前記溶着面と接合される接合面を有し透明に形成され、
前記レンズホルダーを透過される1850nm~1960nmの波長のレーザー光が前記溶着面に照射されることにより前記投影レンズと前記レンズホルダーが接合される
車輌用前照灯。 - レーザー光の光路上に集光レンズが配置された
請求項4に記載の車輌用前照灯。 - レーザー光の光路上にポリカーボネイトによって形成されたフィルターが配置された
請求項4又は請求項5に記載の車輌用前照灯。
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