(57)【要約】【課題】高出力の光源を用いた場合における光学レンズの温度上昇による不具合の発生を低減した車両用灯具を提供する。【解決手段】発光素子を有する光源装置と、複数のレンズからなり、光源装置から射出された光を拡大投影する投影光学系と、複数のレンズの一部を内部に収容するように投影光学系を保持する保持部材と、光源装置を冷却する送風装置と、を備え、保持部材は、送風装置から送風される空気を内部に取り込む取込孔と、取込孔から取り込んだ空気を外部に排出する排出孔と、を含む車両用灯具に関する。【選択図】図１
2018014285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する光源装置と、
複数のレンズからなり、前記光源装置から射出された光を拡大投影する投影光学系と、
前記複数のレンズの一部を内部に収容するように前記投影光学系を保持する保持部材と、
前記光源装置を冷却する送風装置と、を備え、
前記保持部材は、前記送風装置から送風される空気を前記内部に取り込む取込孔と、前記取込孔から取り込んだ前記空気を外部に排出する排出孔と、を含む
車両用灯具。
【請求項２】
前記保持部材は、前記取込孔と前記排出孔とを接続する流路を有する
請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記保持部材内において隣り合うレンズ同士を所定の間隔を有した状態に保持するスペーサー部材をさらに備え、
前記スペーサー部材は、前記所定の間隔で配置された前記レンズ間に生じる隙間を前記流路に連通させる開口部を有する
請求項２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記光源装置を保持する放熱部材をさらに備え、
前記送風装置は、前記放熱部材に送風する
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記送風装置は、前記放熱部材に対して前記光源装置と反対側に配置されており、
前記放熱部材は、前記送風装置と対向する領域に形成された貫通孔を有する
請求項４に記載の車両用灯具。
【請求項６】
前記保持部材が前記放熱部材に固定された状態において、前記取込孔と前記貫通孔とが対向するように配置される
請求項５に記載の車両用灯具。
【請求項７】
前記排出孔は、前記複数のレンズの配列方向において、前記レンズと重ならない位置に形成されている
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具として、複数枚の光学レンズからなる投影光学系を有したものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。この車両用灯具において、投影光学系を構成する複数の光学レンズはレンズホルダに収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２０４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記車両用灯具において、高出力の光源を使用した場合、光学レンズを透過する光量が多くなることで光学レンズの加熱量も大きくなる。特に、レンズホルダ内に収容された光学レンズは熱が籠り易く、材料の耐熱温度を超えることで変形や破損が生じるおそれがある。これにより、所望の配光パターンを生成できなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高出力の光源を用いた場合における光学レンズの温度上昇による不具合の発生を低減した、車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に従えば、発光素子を有する光源装置と、複数のレンズからなり、前記光源装置から射出された光を拡大投影する投影光学系と、前記複数のレンズの一部を内部に収容するように前記投影光学系を保持する保持部材と、前記光源装置を冷却する送風装置と、を備え、前記保持部材は、前記送風装置から送風される空気を前記内部に取り込む取込孔と、前記取込孔から取り込んだ前記空気を外部に排出する排出孔と、を含む車両用灯具が提供される。
【０００７】
本態様の車両用灯具によれば、送風装置から送風される空気を保持部材内に取り込むことで、保持部材内に収容されるレンズを冷却することができる。これにより、光源装置から高出力の光を出射する場合においてもレンズの温度上昇による不具合の発生を低減できる。
【０００８】
また、上記車両用灯具においては、前記保持部材は、前記取込孔と前記排出孔とを接続する流路を有するのが望ましい。
この構成によれば、送風装置から送風された空気は流路に沿って取込孔から排出孔までスムーズに流れるようになる。よって、レンズを効率良く冷却することができる。
【０００９】
さらに、前記保持部材内において隣り合うレンズ同士を所定の間隔を有した状態に保持するスペーサー部材をさらに備え、前記スペーサー部材は、前記所定の間隔で配置された前記レンズ間に生じる隙間を前記流路に連通させる開口部を有するのがより望ましい。
このようにすれば、取込孔から取り込まれた空気が開口部を介して隙間に流れ込むようになる。よって、隙間内に露出するレンズの表面に対して送風することができるので、レンズを効率良く冷却することができる。よって、レンズとして耐熱温度の低い樹脂製レンズを用いることができる。
【００１０】
また、上記車両用灯具においては、前記光源装置を保持する放熱部材をさらに備え、前記送風装置は、前記放熱部材に送風するのが望ましい。
この構成によれば、放熱部材により光源装置を効率良く冷却することができる。
【００１１】
さらに、前記送風装置は、前記放熱部材に対して前記光源装置と反対側に配置されており、前記放熱部材は、前記送風装置と対向する領域に形成された貫通孔を有するのがより望ましい。
このようにすれば、貫通孔により送風装置からの送風を保持部材側へ供給することができる。
【００１２】
また、前記保持部材が前記放熱部材に固定された状態において、前記取込孔と前記貫通孔とが対向するように配置されるのがより好ましい。
このようにすれば、取込孔及び貫通孔を介して保持部材内に送風装置からの送風を取り込むことができる。
【００１３】
また、上記車両用灯具においては、前記排出孔は、前記複数のレンズの配列方向において、前記レンズと重ならない位置に形成されているのが望ましい。
この構成によれば、保持部材のうちレンズを保持するレンズ保持部分とは異なる部分に排出孔が形成されるので、排出孔によって保持部材におけるレンズ保持機能が損なわれない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高出力の光源を用いた場合における光学レンズの温度上昇による不具合の発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の車両用灯具の分解斜視構成図。
【図２】光源装置の概略構成を示す図。
【図３】ヒートシンクを一方面側の構成を示す斜視図。
【図４】ヒートシンクを他方面側の構成を示す斜視図。
【図５】レンズホルダの要部構造を示す斜視図。
【図６】車両用灯具の断面構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
本実施形態では、車両の前方に搭載される車両用前照灯（ヘッドランプ）として、ハイビーム用配光パターンを可変に制御する配光可変型の車両用灯具を例示する。
【００１８】
本実施形態で説明に用いる図面では、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる場合がある。以下、ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向とは車両用灯具の光軸と平行な方向であり、Ｘ軸方向は車両用灯具を搭載する車両の左右方向と平行な方向であり、Ｙ軸方向とはＺ軸方向及びＸ軸方向とそれぞれ直交する方向である。また、Ｚ軸方向を車両前後方向、Ｘ軸方向を車両左右方向、Ｙ軸方向を車両上下方向、＋Ｚ側を車両前方側、−Ｚ側を車両後方側、＋Ｙ側を単に上方側、−Ｙ側を下方側と称す場合もある。
【００１９】
図１は本実施形態の車両用灯具１００の分解斜視構成図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用灯具１００は、光源装置１０と、光源装置１０から出射した光を拡大して投影する投影光学系１１と、レンズホルダ（保持部材）１２と、送風ファン（送風装置）１３と、ヒートシンク（放熱部材）１４とを備えている。
【００２０】
図２は光源装置１０の概略構成を示す図である。
図２に示すように、光源装置１０は、回路基板２０と、該回路基板２０上に実装された複数の発光素子２１とを有している。なお、図２では図を簡略化する都合上、発光素子２１を６つのみ示しているが、発光素子２１の数はこれに限定されるものではない。例えば、大光量の発光素子単体を実装する構造でもよい。
【００２１】
本実施形態において、各発光素子２１はＬＥＤ素子から構成される。複数の発光素子２１は、回路基板２０の互いに直交する面内の左右方向（Ｘ方向）と上下方向（Ｙ方向）とにおいて、マトリックス状に並んで配置されている。
【００２２】
本実施形態において、各発光素子２１の発光面２１ａは略正方形状からなる。光源装置１０は、各発光素子２１の発光面２１ａを前方（＋Ｚ方向）に向けた状態で、左右方向に複数（図２では３つ）の発光素子２１と、上下方向に複数（図２では２つ）の発光素子２１とが、それぞれ等間隔に並んで配置されたものとなっている。光源装置１０は、回路基板２０によって各発光素子２１の点灯を切り替えることで、出射する光の配光を可変に制御可能となっている。
【００２３】
本実施形態において、光源装置１０は複数の発光素子２１を備えるため、発熱によって温度が上昇する。これに対し、本実施形態の車両用灯具１００では、ヒートシンク１４を用いて光源装置１０で発生した熱を低減させるようにしている。また、本実施形態では、送風ファン１３によってヒートシンク１４に送風することで、ヒートシンク１４による光源装置１０の冷却性能をより向上させている。
【００２４】
図３、４はヒートシンク１４の概略構成を示す図であり、図３はヒートシンク１４を一方面側の構成を示す斜視図であり、図４はヒートシンク１４を他方面側の構成を示す斜視図である。
図３、４に示すように、ヒートシンク１４は、板状部材３１と、該板状部材３１に設けられた複数のフィン３２とを有し、例えば、アルミニウム等の放熱性の高い金属材料から構成される。
【００２５】
板状部材３１の一方面３１ａ側には、光源装置１０を載置するための載置部３３が設けられている。載置部３３は平面からなり、光源装置１０の回路基板２０と接触する。
なお、光源装置１０と載置部３３との間には熱伝導部材（不図示）が配置されている。熱伝導部材は、例えば、グリス等から構成され、光源装置１０とヒートシンク１４（載置部３３）とを接触面積を大きくすることで両者の間の熱抵抗を低減する。これにより、光源装置１０の熱がヒートシンク１４側に良好に伝達される。
【００２６】
板状部材３１は、載置部３３の周囲に複数（本実施形態では、４つ）のダクト部３４を有する。ダクト部３４は板状部材３１を貫通する貫通孔３４ａにより形成される。
複数のフィン３２は、光源装置１０で発生した熱を効率的に放出するための放熱フィンである。複数のフィン３２は板状部材３１の厚さ方向に延びる板状の部材である。
【００２７】
板状部材３１の他方面３１ｂ側には、送風ファン１３を保持するための保持部３５が設けられている。保持部３５に位置するフィン３２ａは、保持部３５以外のフィン３２に比べ、高さが低くなっている。保持部３５には送風ファン１３をネジ止めするためのネジ穴３５ａが形成されている。
【００２８】
本実施形態において、上記貫通孔３４ａは保持部３５側に連通している。４つの貫通孔３４ａは、保持部３５に保持される送風ファン１３と平面的に重なる位置（対向する領域）に形成されている。これにより、ダクト部３４は送風ファン１３による送風を貫通孔３４ａによって車両後方側から車両前方側へ供給することができる。
【００２９】
本実施形態において、載置部３３の外形は、送風ファン１３（保持部３５）の外形と同じ或いはそれ以下の大きさとするのが望ましい。このようにすれば、送風ファン１３からの風で載置部３３に対応する領域（フィン３２が形成された領域）の全域が冷却されるので、載置部３３に載置された光源装置１０を効率良く冷却できる。
【００３０】
図１に示したように、投影光学系１１はレンズホルダ１２に保持される。投影光学系１１は、４枚のレンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄからなる。本実施形態において、レンズ１１ｂ、１１ｃの間にはスペーサー部材１６が設けられ、レンズ１１ａ、１１ｂの間にはスペーサー部材２２が設けられている。これらスペーサー部材１６、２２はレンズホルダ１２とは別の部材から構成され、レンズ１１ｂ、１１ｃ同士或いはレンズ１１ａ、１１ｂ同士を所定の間隔を有した状態に保持する。
本実施形態において、スペーサー部材１６は略円筒状からなり、外周面に開口部１６ａ、１６ｂが形成されている。スペーサー部材２２は略円筒状からなり、外周面に開口部を有しない。
【００３１】
投影光学系１１は、光源装置１０の光出射部（図２に示した複数の発光素子２１）により構成される所定配光パターンに対応する像を前方に投影して、車両用灯具１００に正対した仮想鉛直スクリーン（車両用灯具１００の車両前方約２５ｍの位置に配置される）上に、所定の配向パターン（ハイビーム用配光パターン）を形成する。
【００３２】
投影光学系１１を保持したレンズホルダ１２は、ネジ部材１５を介してヒートシンク１４に取り付けられる。なお、投影光学系１１及び光源装置１０は、投影光学系１１における合成焦点の位置に光源装置１０の光出射部（図２に示した発光素子２１）が配置されるように、互いの位置が調整されている。
【００３３】
図５はレンズホルダ１２におけるヒートシンク１４との接続面側の構造を示す斜視図である。図５に示すように、レンズホルダ１２は、複数（本実施形態では、４つ）の空気取入部１７を有する。空気取入部１７はレンズホルダ１２への内部へと連通する取込孔１７ａを有する。また、レンズホルダ１２は、空気取入部１７から取り込んだ空気を外部に排出する排出孔１８を有する。
【００３４】
各空気取入部１７は、レンズホルダ１２がヒートシンク１４に取り付けられた状態において、ヒートシンク１４側に設けられる各ダクト部３４に対向配置される。本実施形態において、空気取入部１７の取込孔１７ａとダクト部３４の貫通孔３４ａとは、互いの外形が略同一となっている。これにより、送風ファン１３からの送風は、ダクト部３４及び空気取入部１７を介してレンズホルダ１２内に供給されるようになっている。
【００３５】
図６は車両用灯具１００の断面構成を示す図である。
図６に示すように、レンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、この順に光源装置１０から離れた位置に配置される。すなわち、レンズ１１ａは最も光源装置１０から離間した位置（光射出側）に配置されており、レンズ１１ｄは最も光源装置１０に近い位置（光入射側）に配置されている。
【００３６】
これにより、レンズ１１ａは投影光学系１１における最終的な光出射部として機能し、レンズ１１ｄは投影光学系１１における最初の光入射部として機能する。よって、レンズ１１ａ，１１ｄ間に挟まれたレンズ１１ｂ、１１ｃは、レンズホルダ１２の内部に収容された状態で保持されたものとなっている。
【００３７】
ところで、本実施形態において、光源装置１０から出射される光は高出力の光であるため、このような高出力の光が入射する投影光学系１１自体の温度も上昇する。この場合、投影光学系１１を構成する材料の耐熱温度を超えるおそれがある。
【００３８】
そこで、投影光学系１１を構成する各レンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとして耐熱性に優れたガラス製のものを用いることも考えられるが、各レンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ全てをガラス製にすると、投影光学系１１の重量が大幅に増大してしまい、現実性に乏しい。
【００３９】
ここで、レンズ１１ａは、光源装置１０から最も離間した位置に配置されることから、光源装置１０による温度上昇は特に問題とならない。レンズ１１ｂ、１１ｃは、レンズホルダ１２の内部に収容されるため、レンズ１１ａに比べて熱が籠り易く、温度が上昇し易い。本実施形態では、後述のようにレンズ１１ｂ、１１ｃを冷却することで、レンズ１１ｂ、１１ｃとして樹脂製レンズを用いることを可能とした。
【００４０】
このように本実施形態では、光源装置１０の最も近くに配置される、すなわち最も高温となる、レンズ１１ｄのみをガラス製レンズとし、それ以外のレンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを樹脂製レンズとした。これにより、投影光学系１１における重量の増加を抑えた。
【００４１】
図６に示すように、レンズホルダ１２は、空気取入部１７の取込孔１７ａを介して、送風ファン１３からの空気（送風）の一部を内部流路１９内に取り込む。内部流路１９は取込孔１７ａと排出孔１８とを接続する流路であって、レンズホルダ１２内を車両前後方向に延びる。そのため、取込孔１７ａから取り込んだ空気は、内部流路１９を通ることで車両後方から車両前方に向かって流れ、排出孔１８から外部に排出される。これにより、レンズホルダ１２内において熱が籠るのを防止することができる。
【００４２】
本実施形態において、レンズ１１ｃの一部（外周縁部）は内部流路１９上に配置されている。これにより、レンズ１１ｃに対して内部流路１９を通る空気が接触することで、レンズ１１ｃの温度を低下させることができる。よって、レンズ１１ｃにおける温度上昇を抑制することができる。
【００４３】
上述したようにスペーサー部材１６は略円筒状からなり、外周面に開口部１６ａ、１６ｂが形成されている。これにより、レンズ１１ｂ、１１ｃ間に生じる隙間Ｓは開口部１６ａ、１６ｂを介して内部流路１９に連通した状態となる。
【００４４】
よって、例えば、内部流路１９内を流れる空気が開口部１６ａ、１６ｂを介して隙間Ｓに流れ込むようになる。よって、隙間Ｓ内に露出するレンズ１１ｂ、１１ｃの表面に対して送風することができるので、レンズ１１ｃに加えてレンズ１１ｃも冷却することができる。これにより、レンズ１１ｂ、１１ｃの温度上昇を抑制することができる。よって、レンズ１１ｂ、１１ｃとして耐熱温度の低い樹脂製レンズを用いることができるので、上述のように投影光学系１１の重量を軽減することができる。また、レンズ１１ｂ、１１ｃとして表面に耐熱性の低い表面処理層（例えば、反射防止層）を形成したレンズも採用可能となるので、投影光学系１１として選択可能なレンズの自由度が向上する。よって、種々の要望に応じたレンズを有した投影光学系１１を実現することができる。
【００４５】
また、本実施形態において、開口部１６ａ、１６ｂは、スペーサー部材１６をレンズホルダ１２内に配置した状態で、排出孔１８と平面的に重なる位置に配置されている。これにより、開口部１６ａ、１６ｂと排出孔１８とが近接して配置されるので、隙間Ｓ内の雰囲気は開口部１６ａ、１６ｂ及び排出孔１８を介して外気中に開放された状態となっている。そのため、隙間Ｓ内に熱が籠るといった不具合の発生を防止できる。
【００４６】
また、本実施形態において、排出孔１８は、投影光学系１１を構成する各レンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの配列方向において、これらレンズとは重ならない位置に形成されている。具体的に、排出孔１８は、レンズ１１ｂ、１１ｃ間に位置している。この構成によれば、レンズホルダ１２のうちレンズを保持するレンズ保持部分とは異なる部分に排出孔１８が形成されるので、排出孔１８によってレンズホルダ１２におけるレンズ保持機能が損なわれない。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態の車両用灯具１００によれば、高出力の光源装置１０を用いた場合であっても、送風ファン１３の送風の一部をレンズホルダ１２内に取り込むことで投影光学系１１の温度を低減することができる。これにより、投影光学系１１の温度上昇に伴う不具合の発生を低減することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、投影光学系１１を構成するレンズ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのうち、最も光源装置１０に近くに配置されるレンズ１１ｄを耐熱性に優れたガラスで形成する場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、内部流路１９の一部がレンズ１１ｄの近傍に延びる場合、すなわち、内部流路１９内を通る空気によりレンズ１１ｄを十分に冷却できる場合、レンズ１１ｄを樹脂製レンズで形成しても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、内部流路１９がレンズ１１ｂ、１１ｃ間まで延びるように形成される場合を例に挙げたが、本発明はこれに限定されず、内部流路１９がレンズ１１ａ、１１ｂ間まで延びるように形成されていても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１０…光源装置、１１…投影光学系、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…レンズ、１２…レンズホルダ（保持部材）、１３…送風ファン（送風装置）、１４…ヒートシンク（放熱部材）、１６…スペーサー部材、１６ａ…開口部、１７ａ…取込孔、１８…排出孔、１９…内部流路、２１…発光素子、３４ａ…貫通孔、１００…車両用灯具、Ｓ…隙間。
【図１】
2018014285.tif 000003
【図２】
2018014285.tif 000004
【図３】
2018014285.tif 000005
【図４】
2018014285.tif 000006
【図５】
2018014285.tif 000007
【図６】
2018014285.tif 000008