JP2008047385A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部に設ける放熱フィン部を軽量化しても充分に半導体型光源の温度上昇を抑えることができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１から出射された光の照射方向を揺動させるスイブル機構を備えたヘッドランプである。
そして、ＬＥＤを取り付けるヒートシンク部２は、ＬＥＤに隣接して形成される放熱フィン部２２と、その放熱フィン部に接続される作動流体が封入されたスイブル機構の回転軸２１とを有し、回転軸の軸受部６には第２の放熱フィン部６１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載するヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ等の車両用灯具に関するものである。

従来、スイブル装置によって照射方向を水平面内で揺動させる、配光制御が可能な車両用灯具が知られている（特許文献１など参照）。

一方、特許文献２に開示されているように、高輝度の白色発光ダイオードをヘッドランプに適用するための技術が開発されているが、この高輝度化した発光ダイオードは、発熱量が大きくなり、その発熱によって上昇した温度を適切に低下させないと、光源光束が減少したり、発光色が変化したりしてヘッドランプとして適切に機能しなくなるおそれがある。

そこで、このような発光ダイオードからの発熱を、放熱フィンやヒートパイプによって放熱させる技術が特許文献２及び特許文献３などに開示されている。
特開２００６−１６４７４３号公報 特開２００４−３１１２２４号公報 特開２００２−９３２０６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されているようなスイブル装置を備えた車両用灯具では、モータの駆動力によって揺動させる可動部を軽量化しなければモータが大型化することになるため、可動部に設ける放熱部を可能な限り軽量にする構成が望まれる。

そこで、本発明は、可動部に設ける放熱フィン部を軽量化しても充分に半導体型光源の温度上昇を抑えることができる車両用灯具を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の車両用灯具は、半導体型光源から出射された光の照射方向を揺動させるスイブル機構を備えた車両用灯具であって、前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、前記半導体型光源に隣接して形成される放熱フィン部と、該放熱フィン部に接続される作動流体が封入された前記スイブル機構の回転軸とを有することを特徴とする。

ここで、前記回転軸の軸受側に、第２の放熱フィン部を形成することができる。

このように構成された本発明の車両用灯具は、光を出力する際に発熱する半導体型光源にヒートシンク部が直接、取り付けられており、そのヒートシンク部には半導体型光源に隣接して放熱フィン部が形成されている。そして、この放熱フィン部には作動流体が封入されたスイブル機構の回転軸が接続されている。

すなわち、半導体型光源で発生した熱は、放熱フィン部から放熱されるとともに、回転軸によって熱源から遠ざかる方向に輸送されて放熱されるため、放熱フィン部を小型軽量化しても半導体型光源の温度上昇を抑えることができる。

このため、モータも小型化でき、設置スペースが容易に確保できるようになるうえに、消費電力を抑えることもできる。

また、回転軸の軸受部にも放熱フィン部を設けることで、放熱性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態による車両用灯具としてのヘッドランプに配置する光源ユニット１０の車両前後方向の断面を示した断面図であり、図２は分解斜視図である。

このような本実施の形態のヘッドランプは、スイブル機構によって照射方向を水平面内で揺動させることが可能な光源ユニット１０が、車両の左右にそれぞれ１個以上配置されて配光制御ができるように構成されている。

例えば、図示は省略するが、ロービーム用とハイビーム用に上下方向に３段に配置された光源ユニットの中段に配置するものにこの光源ユニット１０を使用する。

この光源ユニット１０は、半導体型光源としてのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１を後方の下面開口部３１に収容するリフレクタ３と、そのリフレクタ３の前方開口部に配置される凸レンズ４と、ＬＥＤ１の放熱をおこなうヒートシンク部２と、リフレクタ３全体を揺動させる駆動力を付与するモータ５とから主に構成される。

このＬＥＤ１は、発光チップを有する白色発光ダイオードであって、高輝度の光を出力するために通電電流が多くなるので熱が発生する。この発熱によってＬＥＤ１の温度が上昇すると、輝度が低下したり、発光色が変化したりするので、温度上昇を抑えるために後述するヒートシンク部２を個々に設けている。

また、このＬＥＤ１は熱伝導性を有する基板１１上に設置された状態で、リフレクタ３の下面開口部３１に配置される。

すなわち、リフレクタ３には、回転楕円曲面又は回転楕円を基本にした自由曲面として形成される反射面の第１焦点の近傍に、発光部を対向させるようにしてＬＥＤ１を配置しており、下面開口部３１に設置したＬＥＤ１から発生した光は、反射面で反射して車両前方側の凸レンズ４の背面に照射される。

そして、この凸レンズ４の背面から入射された光は、車両前方に向けて出射されて、透光カバー（図示省略）を通った光が外部を照らす。

また、リフレクタ３の上面には、モータ５のモータ軸５１の先端が接合されており、モータ５を駆動させるとモータ軸５１が回転し、それに伴ってリフレクタ３も回転するように構成されている。

一方、ＬＥＤ１の基板１１は、ＬＥＤ１の温度上昇を抑えるための放熱用のヒートシンク部２に取り付けられている。

このヒートシンク部２は、モータ軸５１と軸方向が一致する回転軸２１と、放熱フィン部２２とから主に構成されている。

この放熱フィン部２２は、図１，２に示すように、間隔を置いて垂下される複数の板部２２２，・・・と、それらを上部側で連結する連結部２２１とによって形成されている。

このような放熱フィン部２２は、放熱性に優れた銅、銅合金などの表面に腐食防止処理を施したものが使用できる。

そして、リフレクタ３の下面開口部３１に露出される放熱フィン部２２の上面にＬＥＤ１の基板１１を取り付ける。

また、モータ軸５１の軸方向延長線上の放熱フィン部２２には、板部２２２が切り欠かれて円筒状の回転軸２１が取り付けられる。

この回転軸２１には、内部が円筒状の中空部２１１が形成されており、その中空部２１１は減圧されるとともに作動流体が封入され、この作動流体の膨張収縮時の熱移動則により熱輸送が効率的におこなわれる。

例えば、回転軸２１の内周に沿って毛細管構造のウィックを配設しておくことで、連結部２２１からの入熱によって上部の作動流体が蒸発し、潜熱を吸収した状態でＬＥＤ１から離れた下方の軸受部６に移動していく（図１参照）。

そして、回転軸２１の低温部となる軸受部６側では、管壁からの放熱がおこなわれ、ここで潜熱を放出することで凝縮して液体になった作動流体は、再び上方の放熱フィン部２２に向けて移動する。

このように回転軸２１を通して熱輸送が効率的におこなわれれば、発生した熱をＬＥＤ１から迅速に遠ざけることができる。

また、この回転軸２１内に封入する作動流体には、水、アセトン、アンモニア、メタノール、水銀、ナトリウム、フロンなどを使用することができる。

このように構成された回転軸２１の軸受部６には、第２の放熱フィン部６１が形成されている。

すなわち、平面視四角形状の放熱フィン部６１の中央部６１１に、図１に示すように穴６１３が形成され、その穴６１３にはローラベアリング６２と底面にスラスト軸受６３が配置されている。そして、そのローラベアリング６２の中央に回転軸２１の下端が挿入されて軸受を形成している。

また、この放熱フィン部６１は、上下方向に間隔を置いて複数配置される水平方向に広がる板部６１２，・・・と、それらを上下方向に連結して回転軸２１の下端を収容する中央部６１１とによって形成されている。

このように回転軸２１によって熱輸送をおこない、軸受部６に設けた放熱フィン部６１によって放熱するようにすれば、ＬＥＤ１を取り付けた放熱フィン部２２の放熱能力で足りない部分を補うことができる。

このように構成された本実施の形態のヘッドランプは、光を出力する際に発熱するＬＥＤ１ごとにヒートシンク部２が直接、取り付けられており、そのヒートシンク部２にはＬＥＤ１に隣接して放熱フィン部２２が形成されている。そして、この放熱フィン部２２には作動流体が封入された回転軸２１の上端が接続されている。

すなわち、ＬＥＤ１で発生した熱は、放熱フィン部２２から放熱されるとともに、回転軸２１によって上方から下方に輸送され、軸受部６に設けた放熱フィン部６１に伝達されて気中に放熱される。

このように２つの放熱フィン部２２，６１によって放熱させる構成とすることで、ＬＥＤ１を取り付ける可動部の放熱フィン部２２の放熱性能が低くても、軸受部６の放熱フィン部６１によって補うことができるので、可動部の放熱フィン部２２を小型にして軽量化することができる。

また、放熱フィン部２２を軽量化すれば、可動部を揺動させるためのモータ５も小型化できるので、部品レイアウトの制限が少なくなるとともに、消費電力が抑えられてバッテリーの負荷を減らすことができる。

さらに、放熱フィン部２２は、容積が大きいほど放熱性能が向上するが、所定の容積を超えると飽和状態になって容積あたりの放熱性能は低下するのに対し、熱輸送が可能な回転軸２１を挟んで上下に放熱フィン部２２，６１を設けることで、放熱フィン部２２での熱飽和が発生し難くなり、ＬＥＤ１の発熱量が大きくなっても効率的に放熱させることができる。

以下、前記した実施の形態とは別の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例では、前記実施の形態とは異なる形態の光源ユニット１０Ａについて、図３を参照しながら説明する。

この光源ユニット１０Ａは、半導体型光源としてのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１を後方の上面開口部３１Ａに収容するリフレクタ３Ａと、ＬＥＤ１の放熱をおこなうヒートシンク部２Ａと、リフレクタ３Ａ全体を揺動させるモータ５とから主に構成される。

このＬＥＤ１は、熱伝導性を有する基板１１に設置された状態で、椀形のリフレクタ３Ａの上面開口部３１Ａに配置される。

また、リフレクタ３Ａの底面には、モータ５のモータ軸５１の先端が接合されており、モータ５を駆動させるとモータ軸５１が回転し、それに伴ってリフレクタ３Ａも回転するように構成されている。

一方、ＬＥＤ１の基板１１は、ＬＥＤ１の温度上昇を抑えるための放熱用のヒートシンク部２Ａに取り付けられている。

このヒートシンク部２Ａは、モータ軸５１と軸方向が一致する回転軸２１Ａと、放熱フィン部２２Ａとから主に構成されている。

また、この放熱フィン部２２Ａは、図３に示すように、間隔を置いて立設される複数の板部２２２Ａ，・・・と、それらを下部側で連結する連結部２２１Ａとによって形成されている。

そして、リフレクタ３Ａの上面開口部３１Ａに露出される放熱フィン部２２Ａの下面にＬＥＤ１の基板１１を取り付ける。

また、モータ軸５１の軸方向延長線上の放熱フィン部２２Ａには、板部２２２Ａが切り欠かれて円筒状の回転軸２１Ａが取り付けられる。

この回転軸２１Ａの中空部２１１Ａには、作動流体を封入してその移動によって熱輸送をおこなわせる。

例えば、前記実施の形態と同様に、回転軸２１Ａを毛細管構造のウィックを配設した構造にすることができる。また、この実施例では、回転軸２１Ａへの入熱が下方でおこなわれ、放熱が上方でおこなわれるため、重力を利用したサーモサイフォン式ヒートパイプの構造であってもよい。

このように構成された回転軸２１Ａの軸受部６Ａには、第２の放熱フィン部６１Ａが形成されている。

すなわち、平面視四角形状の放熱フィン部６１Ａの中央部６１１Ａに、図３に示すように円筒状の穴６１３Ａが形成され、その穴６１３Ａにはローラベアリング６２Ａが配置されている。そして、そのローラベアリング６２Ａの中央に回転軸２１Ａの上端が挿入されて軸受を形成している。

そして、回転軸２１Ａによって熱輸送をおこない、軸受部６Ａに設けた放熱フィン部６１Ａによって放熱させることで、ＬＥＤ１を取り付けた放熱フィン部２２Ａの放熱能力で足りない部分を上部の放熱フィン部６１Ａで補うことができる。

このように前記実施の形態とは異なる形態の光源ユニット１０Ａに対しても、本発明を適用することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、車両用灯具としてヘッドランプに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フォグランプ等の車両用灯具に本発明を適用してもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では半導体型光源としてＬＥＤ１について説明したが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの有機半導体を利用した半導体型光源や半導体レーザ（ＬＤ）であってもよい。

本発明の最良の実施の形態のヘッドランプに配置する光源ユニットの構成を説明する断面図である。 本発明の最良の実施の形態のヘッドランプの概略構成を説明する分解斜視図である。 実施例のヘッドランプに配置する光源ユニットの構成を説明する断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ（半導体型光源）
２ ヒートシンク部
２１ 回転軸
２２ 放熱フィン部
５ モータ（スイブル機構）
６ 軸受部
６１ 放熱フィン部（第２の放熱フィン部）
２Ａ ヒートシンク部
２１Ａ 回転軸
２２Ａ 放熱フィン部
６Ａ 軸受部
６１Ａ 放熱フィン部（第２の放熱フィン部）

Claims (2)

1. 半導体型光源から出射された光の照射方向を揺動させるスイブル機構を備えた車両用灯具であって、
   前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、前記半導体型光源に隣接して形成される放熱フィン部と、該放熱フィン部に接続される作動流体が封入された前記スイブル機構の回転軸とを有することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記回転軸の軸受側に、第２の放熱フィン部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

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