CN101566301A - 车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用灯具，其将由半导体发光元件产生的热量高效地散热。车辆用灯具(10)具有：作为光源的LED(20)；与LED(20)接触的热传导性绝缘基板(24)以及固定部件(26)；散热片(14)，其包括与固定部件(26)接触的基座部(16)、和在该基座部(16)上以规定的间隔直立设置的多个平板叶片(18)，将由LED(20)产生的热量进行散热；以及框体(12)，其收容LED(20)、热传导性绝缘基板(24)、固定部件(26)以及散热片(14)。在车辆用灯具(10)中，规定平板叶片(18)的延伸设置方向为，使包含平板叶片(18)在内的平面相对于铅垂方向(V)倾斜。

Description

车辆用灯具
技术领域
本发明涉及一种车辆用灯具，特别涉及一种以半导体发光元件为光源的车辆用灯具。
背景技术
目前，已知将LED(Light Emitting Diode)等半导体发光元件作为光源使用的车辆用灯具。在使用半导体发光元件作为车辆用灯具的光源的情况下，必须通过最大限度使用半导体发光元件的发光，满足车辆用灯具所要求的光量水平。
通常，如果为了获得高输出而对半导体发光元件供给较大的电流，则其发热量增加，但如果因发热而使元件温度升高，则发光效率降低。因此，为了将来自半导体发光元件的热量高效地散热，提出了多种车辆用灯具的散热构造(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：特开2006-286395号公报
发明内容
在使用半导体发光元件的车辆用灯具中，存在在密封的框体内收容下述部分的结构的车辆用灯具：半导体发光元件、用于将来自半导体发光元件的光向框体外部照射的光学系统、以及将来自半导体发光元件的热量进行散热的散热片。
在这种结构的车辆用灯具中，来自半导体发光元件的热量经由散热片向框体内的空气中散热。并且，通过利用该热量将框体内的空气加热，产生自然对流而使空气在框体内循环，从而对来自半导体发光元件的热量进行散热。因此，为了使来自半导体发光元件的热量高效地散热，优选促进框体内的空气循环。
本发明就是鉴于上述状况而提出的，其目的在于提供一种车辆用灯具，其可以促进框体内的空气循环，将由半导体发光元件产生的热量高效地散热。
为了解决上述课题，本发明的一个方式的车辆用灯具具有：作为光源的半导体发光元件；热传导部，其与半导体发光元件接触；散热片，其包括与热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由半导体发光元件产生的热量进行散热；以及框体，其收容半导体发光元件、热传导部以及散热片，在该车辆用灯具中，平板叶片的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片在内的平面相对于铅垂方向倾斜。
根据这种方式，通过将平板叶片的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片在内的平面相对于铅垂方向倾斜，从而被来自半导体发光元件的热量加热而经过平板叶片间的间隙向框体上方流动的空气，在框体内沿单一方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进框体内的空气循环，所以可以将由半导体发光元件产生的热量高效地散热。
本发明的另一个方式也是车辆用灯具。该车辆用灯具具有：作为光源的半导体发光元件；热传导部，其与半导体发光元件接触；散热片，其包括与热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由半导体发光元件产生的热量进行散热；以及框体，其收容前述半导体发光元件、热传导部以及散热片，在该车辆用灯具中，使多个平板叶片的延伸设置方向相对于框体内侧的侧面倾斜。
根据这种方式，通过使多个平板叶片的延伸设置方向相对于框体内侧的侧面倾斜，从而被来自半导体发光元件的热量加热，经过平板叶片间的间隙与框体内侧的侧面接触的空气，在框体内沿单一方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进框体内的空气循环，所以可以将由半导体发光元件产生的热量高效地散热。
本发明其他的另一个方式也是车辆用灯具，该车辆用灯具具有：作为光源的半导体发光元件；热传导部，其与半导体发光元件接触；散热片，其包括与热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由半导体发光元件产生的热量进行散热；以及框体，其收容半导体发光元件、热传导部以及散热片，在该车辆用灯具中，将平板叶片的延伸设置方向规定为，框体内侧的上面与包含平板叶片在内的平面以锐角相交。
根据这种方式，通过将平板叶片的延伸设置方向规定为，使框体内侧的上面与包含平板叶片在内的平面以锐角相交，从而被来自半导体发光元件的热量加热，通过平板叶片间的间隙而与框体内侧的上面接触的空气，在框体内沿单一方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进框体内的空气循环，所以可以使由半导体发光元件产生的热量高效地散热。
也可以具有多个半导体发光元件，使多个半导体发光元件的排列方向相对于平板叶片的排列方向倾斜。在此情况下，因为配置在上方的半导体发光元件，难以受到由配置在下方的半导体发光元件产生的热量的影响，所以可以抑制发光效率的降低。
发明的效果
根据本发明，可以促进框体内的空气循环，将由半导体发光元件产生的热量高效地散热。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的车辆用灯具的概略剖面图。
图2是图1所示的车辆用灯具的X-X概略剖面图。
图3是用于说明第1实施方式涉及的车辆用灯具的空气对流状态的图。
图4是用于说明本发明的第2实施方式涉及的车辆用灯具的图。
图5是用于说明本发明的第3实施方式涉及的车辆用灯具的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对于本发明的实施方式涉及的车辆用灯具详细地进行说明。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式涉及的车辆用灯具10的概略剖面图。如图1所示，车辆用灯具10的结构为，在框体12内收容第1灯具单元30a、第2灯具单元30b、第3灯具单元30c以及散热片14。
第1～第3灯具单元30a～30c是所谓的投射型灯具单元，使用LED作为光源。此外，以下适当地将第1～第3灯具单元30a～30c统称为“灯具单元30”。
各灯具单元30具有：LED 20、热传导性绝缘基板24、反射镜22、固定部件26以及投影透镜32。LED 20为白色LED，其具有未图示的LED芯片和覆盖LED芯片的大致半球状的罩部。LED 20配置在由陶瓷等形成的热传导性绝缘基板24上。LED 20设置为，以使光出射方向朝向与灯具单元30的光轴Ax成直角的方向的状态，位于光轴Ax上。LED 20经由形成在热传导性绝缘基板24上的配线图案而被供电。
反射镜22例如使用聚碳酸酯而形成半圆顶状，配置在LED 20的上方。反射镜22在其内侧表面具有反射面，其使来自LED 20的光朝向前方聚光反射至靠近光轴Ax。
投影透镜32由前方侧表面为凸面而后方侧表面为平面的平凸非球面透镜构成，其将在后侧焦点面上形成的光源像作为反转像而向前方照射。固定部件通过对以铝为主要成分的金属进行压铸，将相同材料延长而形成为大致平板状，在其上表面紧固搭载了LED 20的基板以及反射镜22。另外，在固定部件26的前方侧端部安装投影透镜32。
固定部件26的后方侧端部安装在散热片14上。散热片14由铝等热传导率高的金属形成，包括基座部16和平板叶片18。基座部16是以规定尺寸形成的平板状部件，在其背面安装固定部件26。另外，在基座部16的前表面上直立设置多个平板叶片18。对于详细的散热片14的结构如后所述。
安装了第1～第3灯具单元30a～30c的散热片14，利用未图示的支撑部件安装在框体12内，以使得各灯具单元30出射的光向车辆用灯具10的前方照射。
框体12具有前面34、后面48、上面40、下面42、左侧面以及右侧面这6个面而形成。在本实施方式中，上面40及下面42水平地形成，左右两侧面相对于上面40及下面42垂直地形成。框体12的各个面形成为平板状。
在框体12中，前面34使用具有透光性的树脂例如聚碳酸酯而形成，以使来自灯具单元30的光透过。优选框体12形成为，其内部空间成为气密状。通过使框体12的内部空间形成气密状，可以防止例如尘埃附着在灯具单元30上而使光量水平降低。
图2是图1所示的车辆用灯具10的X-X概略剖面图。图2示出从后面48侧观察框体12内部的状况。此外，在该剖面图中，实际无法显示出第1～第3灯具单元30a～30c，但为了说明与散热片14的位置关系而以虚线进行图示。
散热片14的基座部16是形成为长方形的板状部件，其设置为，长边与左侧面及右侧面46平行，短边与上面40及下面42平行。在本实施方式中，散热片14设置在框体12内部的中央附近。
如上所述，在基座部16的背面安装有第1～第3灯具单元30a～30c。另外，在基座部16的前表面，以规定间隔平行地直立设置多个平板叶片18。另外，在本实施方式涉及的车辆用灯具10中，平板叶片18的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片18在内的平面相对于铅垂方向(在图2中，以箭头V表示)倾斜。在本实施方式中，如图2所示，多个平板叶片18从右下方向左上方延伸设置。在这里，所谓平板叶片18的延伸设置方向，是指平板叶片18的长度方向。另外，所谓包含平板叶片18在内的平面，是指包含与相邻的平板叶片18相对的平板叶片18的表面在内的平面。
另外，在本实施方式中，将第1～第3灯具单元30a～30c安装在散热片14上，但以第1～第3灯具单元30a～30c的排列方向相对于平板叶片18的延伸设置方向倾斜的方式，配置第1～第3灯具单元30a～30c。在这里，在本实施方式中，第1～第3灯具单元30a～30c的排列方向，与散热片14的基座部16的长度方向平行。另外，以第1灯具单元30a、第2灯具单元30b、第3灯具单元30c的顺序，从上方向下方配置。
图3是用于说明第1实施方式涉及的车辆用灯具10中的空气对流状态的图。在图3中，粗线箭头表示空气流向。在车辆用灯具10中，如果LED 20发光，则由发光产生的热量，经由LED 20所接触的热传导性绝缘基板24传递至固定部件26，传递至固定部件26的热量，被传递至固定部件26的后方侧端部所接触的散热片14的基座部16。这样，热传导性绝缘基板24及固定部件26，作为将由LED 20产生的热量传递至散热片14的热传导部起作用。传递至散热片14的基座部16的热量，向平板叶片18传递，由平板叶片18向周围的空气散热。由来自平板叶片18的散热加热而温度上升的空气，经过平板叶片18间的间隙，沿平板叶片18的延伸设置方向上升。即，被加热的空气从右下方向左上方上升。
在这里，在本实施方式中，因为平板叶片18的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片18在内的平面相对于铅垂方向倾斜，所以平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的左侧面44的内侧面倾斜。因此，由来自平板叶片18的散热而被加热的空气的一部分，经过平板叶片18间的间隙，从右下方向左上方上升，在与框体12的左侧面44的内侧面接触后，向上方流动。之后，空气沿上面40的内侧面流动，在框体12内沿顺时针方向循环。
例如，在使用与本实施方式相同形状的框体的车辆用灯具中，在平板叶片的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片在内的平面与铅垂方向平行的情况下，由来自平板叶片18的散热而被加热的空气，在从平板叶片间的间隙上升之后，直接与框体上面的内侧面接触。在此情况下，与框体上面的内侧面接触的空气，向左方及右方等分开而进行循环。在这种空气的循环方向被分为多个的情况下，因为向各个方向的空气流动相互妨碍循环，所以在框体内部难以促进空气循环。
在本实施方式中，通过平板叶片18的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片18在内的平面相对于铅直方向倾斜，从而被来自LED20的热量加热而经过平板叶片18间的间隙向框体12上方流动的空气，在框体12内沿单一方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进框体12内的空气循环，所以可以将由LED 20产生的热量高效地散热。其结果，可以抑制LED 20的发光效率降低。
另外，在如上所述的本实施方式中，以第1～第3灯具单元30a～30c的排列方向相对于平板叶片18的延伸设置方向倾斜的方式，配置第1～第3灯具单元30a～30c。在这样配置第1～第3灯具单元30a～30c的情况下，例如由第2灯具单元20b及第3灯具单元30c产生的热量而加热的空气，沿相对于第1～第3灯具单元30a～30c的排列方向倾斜的平板叶片18的延伸设置方向，向左斜上方流动。因此，设置在最上方的第1灯具单元30a，难以受到设置在自身下方的第2灯具单元30b及第3灯具单元30c产生的热量的影响。对于第2灯具单元30b也相同地，难以受到位于自身下方的第3灯具单元30c产生的热量的影响。其结果，可以抑制第1灯具单元30a及第2灯具单元30b发光效率的降低。
此外，在本实施方式中，通过提高散热效率，与使包含平板叶片在内的平面与铅垂方向平行的情况相比，可以减少平板叶片18的数量。由此，可以实现车辆用灯具10的小型化及轻量化。
包含平板叶片18在内的平面相对于铅直方向V的适当的倾角，可以与框体12的形状、散热片14相对于框体12的位置、平板叶片18间的间隔等对应，通过适当的实验或模拟而确定。包含平板叶片18在内的平面相对于铅直方向V的倾角θ，例如可以是0°＜θ＜45°的范围。另外，平板叶片18间的间隔，可以是在包含平板叶片在内的平面与铅垂方向平行的情况下的间隔的例如1.3～1.7倍。
(第2实施方式)
图4是用于说明本发明的第2实施方式涉及的车辆用灯具100的图。在图4中，粗线箭头表示空气流向。此外，对于与第1实施方式涉及的车辆用灯具10相同或相对应的结构要素，标记相同的标号，同时适当地省略重复的说明。
如图4所示，车辆用灯具100的框体12的上面40及下面42水平地形成，右侧面46相对于上面40及下面42垂直地形成，但左侧面44相对于铅垂方向V倾斜地形成。在本实施方式中，以从下面42至上面40向右上方上升的方式倾斜。
另外，在散热片14的基座部16前表面上，以规定间隔平行地直立设置多个平板叶片18，在本实施方式中，平板叶片18的延伸设置方向规定为，使平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的左侧面44的内侧面倾斜。在本实施方式中，如图4所示，平板叶片18的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片18在内的平面与铅垂方向V平行。
在如上述所示形成的车辆用灯具100中，由LED发光而产生的热量，与第1实施方式相同地，经由热传导性绝缘基板及固定部件而传递至散热片14。传递至散热片14的热量，通过平板叶片18向周围的空气散热。由来自平板叶片18的散热被加热而温度升高的空气，经过平板叶片18间的间隙，沿平板叶片18的延伸设置方向上升。即，加热后的空气从下方向上方上升。
在这里，在本实施方式中，因为使平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的左侧面44的内侧面倾斜，所以由来自平板叶片18的散热而被加热的空气的一部分，在经过平板叶片18间的间隙而从下方向上方上升之后，与框体12的左侧面44的内侧面接触，沿该内侧面向上方流动。然后，空气沿上面40的内侧面流动，在框体12内部空气沿顺时针方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进框体12内的空气循环，所以可以使由LED产生的热量高效地散热。其结果，可以抑制LED发光效率的降低。
在本实施方式中，使平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的左侧面44的内侧面倾斜，但当然也可以使平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的右侧面46的内侧面倾斜。在此情况下，空气的循环方向成为逆时针方向。
平板叶片18的延伸设置方向相对于框体12的侧面的内侧面的适当的倾角，可以与框体12的形状、散热片14相对于框体12的位置、平板叶片18间的间隔等对应，通过适当的实验或模拟确定。
(第3实施方式)
图5是用于说明本发明的第3实施方式涉及的车辆用灯具200的图。在图5中，粗线箭头表示空气流向。此外，对于与第1实施方式涉及的车辆用灯具10相同或相对应的结构要素，标记相同的标号，同时适当地省略重复的说明。
如图5所示，车辆用灯具200的框体12的下面42水平地形成，左侧面44及右侧面46相对于下面42垂直地形成，上面40相对于水平方向倾斜地形成。在本实施方式中，以从左侧面44侧至右侧面46侧向右上方上升的方式倾斜。
另外，在散热片14的基座部16的前表面上，以规定的间隔平行地直立设置多个平板叶片18，在本实施方式中，平板叶片18的延伸设置方向规定为，使框体12的上面40的内侧面与包含平板叶片18在内的平面以锐角相交。在本实施方式中，平板叶片18的延伸设置方向规定为，使包含平板叶片18在内的平面与铅垂方向V平行。
在如上述所示形成的车辆用灯具200中，由LED发光而产生的热量，与第1实施方式相同地，经由热传导性绝缘基板及固定部件传递至散热片14。传递至散热片14的热量，通过平板叶片18向周围的空气散热。由来自平板叶片18的散热加热而温度升高的空气，经过平板叶片18间的间隙，沿平板叶片18的延伸设置方向上升。即，加热后的空气从下方向上方上升。
在这里，在本实施方式中，因为框体12的上面40的内侧面与包含平板叶片18在内的平面以锐角相交，所以由来自平板叶片18的散热而被加热后的空气，在通过平板叶片18间的间隙而从下方向上方上升之后，与框体12的上面40的内侧面接触，沿上面40的内侧面向右上方流动。然后，空气沿右侧面46的内侧面流动，在框体12内，空气沿顺时针方向循环。由此，与空气向多个方向分开而进行循环的情况相比，因为可以促进在框体12内的空气循环，所以可以将由LED产生的热量高效地散热。其结果，可以抑制LED发光效率的降低。
在本实施方式中，以从左侧面44侧至右侧面46侧向右上方倾斜的方式形成上面40，但当然也可以以从右侧面46侧至左侧面44侧向左上方倾斜的方式形成框体12。在此情况下，空气循环的方向成为逆时针方向。
框体12的上面40的内侧面与包含平板叶片18在内的平面相交的适当的角度，可以与框体12的形状、散热片14相对于框体12的位置、平板叶片18间的间隔等对应，通过适当的实验或模拟确定。
以上，根据实施方式对本发明进行了说明。但这些实施方式仅为例示，本领域技术人员可以理解，各个构成要素及各个处理过程的组合中可以存在各种变形例，并且这些变形例都落在在本发明的范围之内。
在上述实施方式中，作为光源使用LED，但也可以使用例如半导体激光器等半导体发光元件。
在上述实施方式中，作为灯具单元使用投射型单元，但也可以使用抛物线型或直射型的灯具单元。

Claims (4)

1.一种车辆用灯具，其具有：
作为光源的半导体发光元件；
热传导部，其与前述半导体发光元件接触；
散热片，其包括与前述热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由前述半导体发光元件产生的热量进行散热；以及
框体，其收容前述半导体发光元件、前述热传导部以及前述散热片，
其特征在于，
前述平板叶片的延伸设置方向规定为，使包含前述平板叶片在内的平面相对于铅垂方向倾斜。
2.一种车辆用灯具，其具有：
作为光源的半导体发光元件；
热传导部，其与前述半导体发光元件接触；
散热片，其包括与前述热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由前述半导体发光元件产生的热量进行散热；以及
框体，其收容前述半导体发光元件、前述热传导部以及前述散热片，
其特征在于，
使前述多个平板叶片的延伸设置方向相对于前述框体侧面的内侧面倾斜。
3.一种车辆用灯具，其具有：
作为光源的半导体发光元件；
热传导部，其与前述半导体发光元件接触；
散热片，其包括与前述热传导部接触的基座部、和在该基座部上以规定间隔直立设置的多个平板叶片，该散热片对由前述半导体发光元件产生的热量进行散热；以及
框体，其收容前述半导体发光元件、前述热传导部以及前述散热片，
其特征在于，
前述平板叶片的延伸设置方向规定为，使前述框体上面的内侧面与包含前述平板叶片在内的平面以锐角相交。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的车辆用灯具，其特征在于，
具有多个半导体发光元件，
使前述多个半导体发光元件的排列方向，相对于前述平板叶片的延伸设置方向倾斜。
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