JP2008123756A - Vehicular lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳しくは半導体発光素子を光源とする車両用灯具に関する。 The present invention relates to a vehicular lamp, and more particularly to a vehicular lamp using a semiconductor light emitting element as a light source.
半導体発光素子、例えばLEDは温度上昇によって発光効率が低下するという特性を有している。LEDの温度上昇の要因は、点灯時の自己発熱や高温環境下に晒された場合等が考えられる。 A semiconductor light emitting element, for example, an LED has a characteristic that the light emission efficiency decreases with an increase in temperature. Possible causes of LED temperature rise include self-heating during lighting and exposure to a high temperature environment.
一方、LEDは各種ランプに比較して一般的に小型、低消費電力、長寿命等の利点を有しており、従来この利点を利用してハイマウントストップランプ、ストップアンドテールランプ、方向指示灯等の車両用灯具の光源として使用され、近年ではLEDを光源とする車両用前照灯の提案もなされている。 On the other hand, LEDs generally have advantages such as small size, low power consumption, and long life compared to various lamps. Conventionally, LEDs have been used to make high-mount stop lamps, stop-and-tail lamps, turn signals, etc. In recent years, a vehicle headlamp using an LED as a light source has been proposed.
車両用灯具は一般的に前面レンズとハウジングとによって灯室が形成され、その灯室内に光源となるLEDが支持される。そしてLEDを点灯すると、LEDの自己発熱によってLED自体の温度が上昇し、その結果、LEDの発光効率が低下して灯具の照射光量が低減すると共に、配光性能の悪化によって極端な場合には灯具に要求される配光規格を満足しなくなる可能性も有している。 In general, a vehicular lamp has a lamp chamber formed by a front lens and a housing, and an LED serving as a light source is supported in the lamp chamber. When the LED is turned on, the temperature of the LED itself rises due to the self-heating of the LED, and as a result, the light emission efficiency of the LED decreases and the amount of irradiation light of the lamp decreases, and in the extreme case due to the deterioration of the light distribution performance There is also a possibility that the light distribution standard required for the lamp will not be satisfied.
そこで、上記問題の発生を阻止するような車両用前照灯の提案がなされている。それは図8に示すように、透明カバー51と、ランプボディ52と、鉛直パネル部53およびユニット支持部54およびヒートシンク部55が一体化された支持ブラケット56と、ソケットカバー57とで車両用前照灯50の灯室58を形成し、前照灯50の灯室58内には支持ブラケット56の鉛直パネル部53及びユニット支持部54が位置し、ヒートシンク部55は前照灯50の灯室58外に延出している。
Therefore, proposals have been made for vehicle headlamps that prevent the occurrence of the above problems. As shown in FIG. 8, the vehicle head includes a
そして、前照灯50の灯室58内に位置した支持ブラケット56のユニット支持部54には半導体発光素子59とリフレクタ60と光制御部材61とが固定され、光制御部材61は投影レンズ62を支持している。
A semiconductor
半導体発光素子59を光源とする上記構成の車両用前照灯50においては、半導体発光素子59の点灯時の自己発熱は、熱の良導体である材料によって形成された支持ブラケット56のユニット支持部54からヒートシンク部55まで伝導されて移動し、ヒートシンク部55で灯室58外に放散される。これにより、半導体発光素子59点灯時の半導体発光素子59自体の温度上昇を抑制するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
In the
また、LEDが実装された金属基板にファンを用いて送風し、金属基板を積極的に冷却することによって金属基板の放熱性を高め、それによってLED点灯時のLED自体の温度上昇を確実に抑制するようにしたものも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
上記「特許文献1」に記載された従来の車両用前照灯50においては、半導体発光素子59で発生した熱のほとんどは該半導体発光素子59が載設された支持ブラケット56のユニット支持部54からヒートシンク部55まで伝導されてヒートシンク部55で灯室58外に放散される。
In the
ところで、ヒートシンク部55は、ヒートシンク部55の外気(空気)と接する部分の全表面の放熱面積が大きいほど放熱効率が高くなり、放熱効果も良好となる。換言すると、ヒートシンク部55の大きさが放熱効率に関係することになるが、ヒートシンク部55が大きくなると車両用前照灯50全体が大きくなると共に、重量も増すことになる。そのため、車両用前照灯50の取り付け空間ならびに重量の制約によってヒートシンク部50の寸法の設計自由度が確保できず、十分な放熱効率が得られないことが考えられる。
By the way, the
上記「特許文献2」に記載された従来の車両用前照灯においては、LEDが実装された金属基板の放熱性は強制空冷が施されることによって確実に向上するが、送風手段となるフィンおよびフィンを駆動するモータ等が車両に対する重量アップの要因となると共に、送風手段の設置スペースが小型化を阻害する要因ともなるものである。
In the conventional vehicle headlamp described in the above-mentioned “
更に、送風手段を設けることによって製造コストがアップすると共に、モータ等の機械装置に故障が生じる可能性があるために信頼性の低下が懸念される。 Further, the provision of the air blowing means increases the manufacturing cost, and there is a possibility that a failure may occur in a mechanical device such as a motor.
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、LEDを光源とする車両用灯具において、小型、軽量、および信頼性を維持しつつLEDの自己発熱の放熱性を高めることによってLEDの温度上昇を抑制し、よってLEDの発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となり、且つ製造コストが廉価な車両用灯具を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to dissipate heat of self-heating of an LED while maintaining small size, light weight, and reliability in a vehicle lamp using an LED as a light source. The present invention provides a vehicular lamp that suppresses a rise in temperature of the LED by increasing the property, thereby suppressing a decrease in the light emission efficiency of the LED, can secure a predetermined amount of irradiation light, and has a low manufacturing cost. is there.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、少なくとも前面レンズと、送風ダクトが一体に設けられたハウジングで構成された灯室の内部に少なくとも1つの半導体発光素子と前記半導体発光素子から出射された光の光路を制御する光学系が収納され、前記半導体発光素子で発生した熱を放熱する放熱フィンが前記灯室の外部に配設されてなる車両用灯具であって、前記送風ダクトは前記灯室の外部に位置し、該送風ダクトの少なくとも1つの 外気取入口から吸引された外気によって前記放熱フィンが冷却されることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記送風ダクトの前記外気取入口は前記車両用灯具の略照射方向を向いていることを特徴とするものである。
The invention described in
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1または2のいずれか1項において、前記車両用灯具は、自動二輪車のフロントカウルの前面に開口した走行風取入口に前記送風ダクトの前記外気取入口を連通させた状態で前記自動二輪車の前記フロントカウルに取り付けられることを特徴とするものである。
The invention described in claim 3 of the present invention is the vehicle lamp according to any one of
本発明の車両用灯具は、光源となる半導体発光素子の熱を放熱する放熱フィンを灯室の外部に配設し、灯室を構成するハウジングに一体に設けられた送風ダクトに吸引された外気によって放熱フィンを冷却するようにした。 The vehicular lamp according to the present invention has heat radiation fins that dissipate heat from a semiconductor light emitting element serving as a light source outside the lamp chamber, and the outside air sucked into a blower duct that is integrally provided in a housing constituting the lamp chamber. The cooling fins were cooled by
特に、車両に搭載した場合は、送風ダクトに取り込まれた走行風による強制空冷によって放熱フィンが冷却される。 In particular, when mounted on a vehicle, the radiating fins are cooled by forced air cooling by running wind taken into the air duct.
その結果、放熱フィンの放熱効率が高まってLEDの温度上昇が大きく抑制され、LED光源の発光効率の低下が大幅に低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。 As a result, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation fins is increased and the temperature rise of the LED is greatly suppressed, and the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is greatly reduced, and a predetermined amount of irradiation light can be secured.
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図7を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7 (the same parts are given the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は本発明の車両用灯具に係わる実施形態を示す断面図である。車両用灯具1は前面レンズ2とハウジング3によって灯室4が形成され、灯室4内に灯具ユニット5が支持されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a vehicular lamp according to the present invention. In the
灯具ユニット5は光学系と放熱系を備えており、光学系は光源となる半導体発光素子であるLED6、LED6が実装されたLED実装基板7が載置されたマウントプレート8、マウントプレート8に連接されたリフレクタ9、リフレクタ9に連接されたレンズホルダ10、レンズホルダ10内底面から上方に延びる遮蔽体11およびレンズホルダ10に支持された投影レンズ12で構成され、プロジェクタランプを形成している。
The
一方、放熱系はLED6が実装されたLED実装基板7が載置されたマウントプレート8、マウントプレート8と一体化されて灯室4の外側に位置する放熱フィン13、および一方の開口(外気取入口14)が前記放熱フィン13に向けられ他方の開口(外気排出口15)が車両用灯具1の照射方向に向けられた送風ダクト16で構成されている。
On the other hand, the heat dissipation system includes a mount plate 8 on which the LED mounting substrate 7 on which the
この場合、灯具ユニット5は放熱フィン13を介してハウジング3に固定されており、送風ダクト16はハウジング3に沿って該ハウジング3と一体に配設されている。
In this case, the
次に、光学系における光の様態および放熱系における熱の様態について説明する。 Next, the state of light in the optical system and the state of heat in the heat dissipation system will be described.
まず、光学系においては、図2に示すようにLED6が点灯して光を発するとLED6からリフレクタ9に向かう光はリフレクタ9で反射されて前方の投影レンズ12方向に向かい、その一部は遮蔽体11によって光路が遮られる。一方、リフレクタ9で反射された光のうち遮蔽体11に遮られることのない光はレンズホルダ10内を導光されて投影レンズ12に至り、投影レンズ12で所望の配光に制御されて前面レンズ2を介して車両用灯具1の前方に照射される。
First, in the optical system, as shown in FIG. 2, when the
次に、放熱系においては、図3に示すようにLED6が点灯するとLED6は光を発すると共に熱も発生する。LED6で発生した熱(自己発熱)はLED6が実装されたLED実装基板7に移動し、LED実装基板7を伝導されて該LED実装基板7が載置されたマウントプレート8に移動する。マウントプレート8に移った熱はマウントプレート8内を伝導されてマウントプレート8と一体化された放熱フィン13に移動する。
Next, in the heat dissipation system, as shown in FIG. 3, when the
放熱フィン13に移った熱は、放熱フィン13内を伝導されて該放熱フィン13の表面に至り、放熱フィン13の表面に到達した熱は該表面近傍の空気に熱伝達されて移動し、空気を媒体として放熱フィン13外に放散される。
The heat transferred to the
このとき、車両用灯具1の照射方向に向いた外気取入口(図示せず)から取り入れられた外気は送風ダクト16内を導かれて放熱フィン13に向いた外気排出口15に至り、放熱フィン13に向けて送風される。
At this time, outside air taken in from the outside air inlet (not shown) facing the irradiation direction of the
従って、LED6で発生して放熱フィン13の表面に至り、放熱フィン13表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は、送風ダクト16からの外気によって強制的に排除され、排除された後の放熱フィン13表面近傍の空気には順次放熱フィン13からの熱が供給され、放熱フィン13からの放熱量が増大する。
Therefore, the heat generated by the
図4〜図7は上記構成の車両用灯具(2灯式)を自動二輪車に搭載したときの図であり、図4および図5は送風ダクト16をハウジング3の下側に沿って延びるように配置した車両用灯具1を取り付けた自動二輪車を示し、図6および図7は送風ダクト16をハウジング3の横側に沿って延びるように配置した車両用灯具1を取り付けた自動二輪車を示している。なお、図4は正面図、図5は図4のA−A断面図であり、図6は正面図、図7は図6のB−B断面図である。
4 to 7 are views when the vehicular lamp (two-lamp type) having the above-described configuration is mounted on a motorcycle. FIGS. 4 and 5 show the
図4および図5で示す自動二輪車においては、車体側のフロントカウル17に取り付けられた車両用灯具1の下方のカウル17に1つの走行風取入口18が設けられ、該走行風取入口18に連通された外気取入口14から車両用灯具1の下側および後側に沿って延びる送風ダクト16の外気排出口15が放熱フィン13近傍に位置している。
In the motorcycle shown in FIGS. 4 and 5, one traveling
そして、自動二輪車の停車中にLED6が点灯している場合は、LED6で発生して放熱フィン13の表面に至り、放熱フィン13表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は上昇気流を生んで放熱フィン13から離れ、放熱フィン13表面近傍にはカウル17の走行風取入口18から送風ダクト16の外気取入口14を経て吸引された外気が送風ダクト16を通して供給される。従って、この場合は空気の熱対流によって放熱フィン13から熱が放散される。
When the
一方、自動二輪車の走行中にLED6が点灯している場合は、カウル17の走行風取入口18からは自動二輪車の走行速度に応じた風量の外気(走行風)が取り込まれ、送風ダクト16を通して放熱フィン13表面近傍に順次強制的に供給される。従って、この場合は走行風による強制空冷によって、熱が放熱フィン13から強制的に放散される。
On the other hand, when the
また、図6および図7で示す自動二輪車においては、車体側のフロントカウル17に取り付けられた車両用灯具1の両側のカウル17に2つの走行風取入口18が設けられ、該走行風取入口18に連通された外気取入口14から車両用灯具1の横側および後側に沿って延びる送風ダクト16の外気排出口15が放熱フィン13近傍に位置している。
In the motorcycle shown in FIGS. 6 and 7, two traveling
そして上記の、カウル17に1つの走行風取入口18が設けられた場合と同様に、自動二輪車の停車中にLED6が点灯している場合は、LED6で発生して放熱フィン13の表面に至り、放熱フィン13表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は上昇気流を生んで放熱フィン13から離れ、放熱フィン13表面近傍にはカウル17の走行風取入口18から送風ダクト16の外気取入口14を経て吸引された外気が送風ダクト16を通して供給される。従って、この場合は空気の熱対流によって放熱フィン13から熱が放散される。
Similarly to the case where one traveling
一方、自動二輪車の走行中にLED6が点灯している場合も上記同様に、カウル17の走行風取入口18からは自動二輪車の走行速度に応じた風量の外気(走行風)が取り込まれ、送風ダクト16を通して放熱フィン13表面近傍に順次強制的に供給される。従って、この場合は走行風による強制空冷によって、熱が放熱フィン13から強制的に放散される。
On the other hand, when the
なお、車両用灯具1の両側から車両用灯具1の横側および後側に沿って延びる2つの送風ダクト16は後側で繋がっていても良いし、繋がっていなくても良いが、少なくとも送風ダクト16の後側の上側に開口部19を設けることが必要である。この開口部19を通して放熱フィン13によって熱せられた空気が送風ダクト16外に放出される。
Note that the two
外気取入口14が2つの場合は1つの場合と比較して送風ダクト16に取り込まれる走行風の風量が2倍となり、その分強制空冷の冷却効果が高められる。そのため、特に灯室4内に複数の灯具ユニット5を収納したような発熱量の多い車両用灯具においては優れた効果を奏するものである。
When there are two
なお、リフレクタ9を熱伝導率の高い材料、例えばAl、Al合金、Cu、およびCu合金のうちいずれかの金属材料で形成することも可能である。更に前記リフレクタ9に熱伝導率の高い材料、例えばAl、Al合金、Cu、およびCu合金のうちいずれかの金属材料でヒートシンクを形成することも可能である。
The
また、LED実装基板7が載置されたマウントプレート8に、熱伝導率の高い材料、例えばAl、Al合金、Cu、およびCu合金のうちいずれかの金属材料でヒートシンクを設けることも可能である。 It is also possible to provide a heat sink on the mount plate 8 on which the LED mounting substrate 7 is placed with a material having high thermal conductivity, for example, any one of Al, Al alloy, Cu, and Cu alloy. .
このように、灯具ユニット5の構成部材を熱伝導率の高い材料で形成すると共に、その夫々にヒートシンク等の放熱部材を設けることによって更なる冷却効率の向上を図ることが可能となる。
In this way, it is possible to further improve the cooling efficiency by forming the constituent members of the
以上説明したように、本発明の車両用灯具は、車両用灯具の灯室内にLEDを光源とする灯具ユニットを収納し、LED実装基板を載置したマウントプレートと一体化された放熱フィンを車両用灯具の灯室外に配置した。そして、車両用灯具と一体化された送風ダクトを介して取り入れられた外気で放熱フィンを冷却することによってLEDの温度上昇を抑制するようにした。 As described above, the vehicular lamp according to the present invention has a lamp unit that uses an LED as a light source in a lamp chamber of the vehicular lamp, and has a heat dissipating fin integrated with a mount plate on which an LED mounting board is mounted. It was placed outside the lamp room of the lighting fixture. And the temperature rise of LED was suppressed by cooling a radiation fin with the external air taken in via the ventilation duct integrated with the vehicle lamp.
その結果、放熱フィンの冷却手段が送風ダクトを設けるのみであるために必要なスペースは小さくて足り、車両用灯具の搭載に係わるスペースの小型化を図ることができる。 As a result, since the cooling means for the radiating fins only includes the air duct, the necessary space is small, and the space for mounting the vehicle lamp can be reduced.
また、送風ダクトをハウジングに一体形成できるため、材料費および組み立て費等を含む製造コストの上昇を抑制することができる。 In addition, since the air duct can be integrally formed with the housing, an increase in manufacturing cost including material costs and assembly costs can be suppressed.
また、冷却手段に可動機構を有しないために故障の恐れはなく、冷却手段を設けたことによって信頼性が低下するというようなことはない。 Further, since the cooling means does not have a movable mechanism, there is no fear of failure, and the reliability is not lowered by providing the cooling means.
また、放熱フィンの放熱効率が向上するために放熱フィンの大きさを小さくしても十分な放熱性を確保することが可能となり、車両用灯具の小型化と共に軽量化を図ることができる。 Further, since the heat radiation efficiency of the heat radiating fins is improved, it is possible to ensure sufficient heat radiating performance even if the size of the heat radiating fins is reduced, and the vehicle lamp can be reduced in size and weight.
よって、灯具全体としての放熱効率を確保しながら小型化、軽量化を実現することができ、灯具の取り付け空間および重量に制約が加えられたとしても設計自由度を確保することが可能となる。 Therefore, it is possible to achieve a reduction in size and weight while ensuring the heat dissipation efficiency of the entire lamp, and it is possible to ensure a degree of design freedom even if restrictions are imposed on the installation space and weight of the lamp.
また、送風ダクトの外気取入口を車両の前方方向に向けることによって走行中の走行風が送風ダクト内に取り込まれ、その走行風による強制冷却によって放熱フィンが冷却される。その結果、放熱フィンの放熱効率が高まってLEDの温度上昇が大きく抑制され、LED光源の発光効率の低下が大幅に低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。 Further, by directing the outside air inlet of the air duct toward the front of the vehicle, the traveling wind during traveling is taken into the air duct, and the radiating fin is cooled by forced cooling by the traveling air. As a result, the heat dissipation efficiency of the heat dissipation fins is increased and the temperature rise of the LED is greatly suppressed, and the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is greatly reduced, and a predetermined amount of irradiation light can be secured.
なお、光源となるLEDはLEDチップ(ベアチップ)でもよいし、LEDチップをパッケージに実装したLED装置でもよい。 The LED serving as the light source may be an LED chip (bare chip) or an LED device in which the LED chip is mounted on a package.
1 車両用灯具
2 前面レンズ
3 ハウジング
4 灯室
5 灯具ユニット
6 LED
7 LED実装基板
8 マウントプレート
9 リフレクタ
10 レンズホルダ
11 遮蔽体
12 投影レンズ
13 放熱フィン
14 外気取入口
15 外気排出口
16 送風ダクト
17 カウル
18 走行風取入口
19 開口部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 LED mounting board 8
Claims (3)
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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