JP2010165609A - 車両用灯具の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で灯室内の温度分布を略均一にしてＬＥＤの温度上昇を抑制することができる車両用灯具の放熱構造を提供すること。
【解決手段】ハウジング２とその開口部を覆うレンズ３によって密閉された灯室４内にＬＥＤ１０、１１を光源とする光源ユニット５，６及びその熱を放射するヒートシンク７〜９を収容して成るヘッドランプ（車両用灯具）１の放熱構造において、前記ハウジング２の一部を可撓性を有する弾性シート１８で構成し、走行風を導入するためのダクト１７の一部を前記弾性シート１８で構成するとともに、該弾性シート１８に、前記ダクト１７内に突出する突起板１９ａ〜１９ｃを取り付ける。又、前記ハウジング２の底面の一部を前記弾性シート１８によって構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源としてＬＥＤを使用したヘッドランプ等の車両用灯具の放熱構造に関するものである。

光源としてＬＥＤを使用したヘッドランプの従来例を図４に示す。

即ち、図４は従来のヘッドランプの側断面図であり、図示のヘッドランプ１０１は、
前面が開口した樹脂製のハウジング１０２と、その開口部を覆うアウタレンズ１０３と、これらのハウジング１０２とアウタレンズ１０３によって密閉された灯室１０４内の上下に配された光源ユニット１０５，１０６と、これらの光源ユニット１０５，１０６から発生する熱を放射するヒートシンク１０７，１０８，１０９を備えている。

上記光源ユニット１０５，１０６６は、光源としてＬＥＤ１１０，１１１を使用するものであって、上方に配された一方の光源ユニット１０５においては、ＬＥＤ１１０と該ＬＥＤ１１０から出射される光を反射するリフレクタ１１２はアルミニウム等の熱伝導率の高い材質によって構成された伝熱部材１１３に取り付けられ、伝熱部材１１３には前記ヒートシンク１０７が密着状態で取り付けられている。尚、リフレクタ１１２の前面開口部はインナレンズ１１４によって覆われている。

又、下方に配された光源ユニット１０６には、ＬＥＤ１１１から出射される光を反射するリフレクタ１１５が設けられており、ＬＥＤ１１１とリフレクタ１１５は、Ｌ字状に屈曲した伝熱部材１１６に取り付けられており、この伝熱部材１１６には前記ヒートシンク１０８，１０９が密着状態で取り付けられている。

上記のように構成されたヘッドランプ１０１において、光源ユニット１０５，１０６に外部から給電がなされると、光源であるＬＥＤ１１０，１１１がそれぞれ駆動されて発光し、上方の光源ユニット１０５のＬＥＤ１１０から出射された光は、リフレクタ１１２によって反射され、インナレンズ１１４及びアウタレンズ１０３を通って車両前方に向かって照射される。又、下方の光源ユニット１０６のＬＥＤ１１１から出射された光は、リフレクタ１１５によって反射され、アウタレンズ１０３を通って車両前方に向かって照射される。このとき、ＬＥＤ１１０，１１１の発光に伴って発生した熱は、リフレクタ１１２，１１５から伝熱部材１１３，１１６を経てヒートシンク１０７〜１０９へとそれぞれ伝導し、これらのヒートシンク１０７〜１０９によって灯室１０４内に放射されて灯室１０４内の空気を暖める。そして、暖められた空気は、対流によって灯室１０４の上部へと上昇するが、灯室１０４は密閉されているため、灯室１０４内の空気は自然対流のみでしか拡散されない。

従って、ヒートシンク１０７〜１０９による熱放射によって暖められた空気は灯室１０４の上部に集中してしまい、灯室１０４内においては、上部（図示のＳ１領域）に暖かい空気、下部（図示のＳ２領域）に冷たい空気がそれぞれ滞留するために温度分布が不均一となり、上部に配されたＬＥＤ１１０の温度が上昇し、その発光効率が低下するという問題が発生する。

ところで、車両用灯具の冷却に関しては今までに種々の提案がなされており、例えば特許文献１には、走行風を導入するための通風路（ダクト）を設け、このダクトにヒートシンクを望ませ、このヒートシンクを走行風によって冷却することによって、ＬＥＤからの熱をヒートシンクによって効率良く放射してＬＥＤの温度を下げる構成が提案されている。

又、特許文献２には、ＬＥＤからの熱が伝わるよう形成されたアウタレンズ加熱部を設け、このアウタレンズ加熱部が固定されたアウタハウジングの内側に通風路（ダクト）を形成し、この通風路に送風ファンを設けるとともに、前記アウタレンズ加熱部を通風路内に位置させる構成が提案されている。この構成によれば、ＬＥＤから熱は、アウタレンズ加熱部に伝わり、通風路で放熱されるため、ＬＥＤの温度が低下するとともに、アウタレンズ加熱部の放熱によってアウタレンズが加熱されるため、アウタレンズへの着雪や着氷が防がれる。

更に、特許文献３には、車両前方に向かって開口するダクト内にヒートシンクを臨ませるとともに、ダクト内の空気流に乱流を付与する乱流板をダクト内に配置し、通風路を流れる空気流によってヒートシンクの放熱を促進させて光源であるＬＥＤの温度を下げる構成が提案されている。

又、特許文献４には、車両前方に向かって開口するダクトを設けるとともに、車両用灯具の筐体（ハウジング）に回転軸を回転可能に貫通し、灯室内に収容された風車ファンとダクト内に臨む風車ファンを前記回転軸の両端に取り付け、ダクト内に配置された風車ファンによって灯室内の風車ファンを回して灯室内のヒートシンクに空気を送り、この空気によって該ヒートシンクの放熱を促して光源であるＬＥＤの温度上昇を抑える構成が提案されている。

特開２００６−２８６３９５号公報 特開２００６−２９４２６３号公報 特開２００７−１２８７２８号公報 特開２００７−０３５３３５号公報

しかしながら、特許文献１〜３において提案された構成は、車両用灯具の灯室内の空気を拡散させて温度分布を均一にするという技術思想は開示されておらず、特許文献４において提案された構成では、２つの風車ファンが必要であるために部品点数が増加する他、回転軸がハウジングを貫通するため、その貫通部のシール性が問題になる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、簡単な構成で灯室内の温度分布を略均一にしてＬＥＤの温度上昇を抑制することができる車両用灯具の放熱構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって密閉された灯室内にＬＥＤを光源とする光源ユニット及びその熱を放射するヒートシンクを収容して成る車両用灯具の放熱構造において、前記ハウジングの一部を可撓性を有する弾性シートで構成し、走行風を導入するためのダクトの一部を前記弾性シートで構成するとともに、該弾性シートに、前記ダクト内に突出する突起板を取り付けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ハウジングの底面の一部を前記弾性シートによって構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記突起板を前記ダクト内での走行風の流れ方向に複数配置し、その高さを走行風の流れ方向に沿って高く設定したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記弾性シートと前記突起板をゴムシートで構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、車両の走行時にダクトを流れる走行風が突起板に衝突して弾性シートを振動させるため、この弾性シートの振動によるポンピング作用によって灯室内の空気が強制対流を起こし、この空気の強制対流によって灯室内の温度分布が略均一となり、光源であるＬＥＤの温度上昇が抑えられて高い発光効率が確保される。そして、このような効果はファン等の機械的手段を要することなく簡単な構成で得られるため、構造単純化とコストダウンが図られる。

請求項２記載の発明によれば、ハウジングの底面の一部を構成する弾性シートの振動によるポンピング作用によって灯室内下部の温度の低い空気が強制対流によって灯室上部への送られるため、灯室内上部に配置された光源ユニットのＬＥＤが効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられる。

請求項３記載の発明によれば、突起板をダクト内での走行風の流れ方向に複数配置し、その高さを走行風の流れ方向に沿って高く設定したため、全ての突起板に走行風が当たって弾性シートが効果的に振動し、この弾性シートの振動によるポンピング作用によって灯室内の空気が強制対流して灯室内の温度分布が略均等に保たれる。

請求項４記載の発明によれば、弾性シートと突起板を撓み変形し易いゴムシートで構成したため、突起板への走行風の衝突によってゴムシートが大きく振動し、このゴムシートの振動によるポンピング作用によって灯室内の空気の強制対流が促進される。

本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す側断面図である。 （ａ）は弾性シート上の突起板の配列構造を示す側面図、（ｂ）は同正面図（（ａ）の矢視Ａ方向の図）、（ｃ）は同底面図（（ａ）の矢視Ｂ方向の図）である。 （ａ）〜（ｈ）は弾性シートと突起板の挙動を説明する図である。 従来の車両用灯具の放熱構造を示す側断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す側断面図、図２（ａ）は弾性シート上の突起板の配列構造を示す側面図、図２（ｂ）は同正面図（図２（ａ）の矢視Ａ方向の図）、図２（ｃ）は同底面図（図２（ａ）の矢視Ｂ方向の図）、図３（ａ）〜（ｈ）は弾性シートと突起板の挙動を説明する図である。

図１に示す車両用灯具１はヘッドランプであって、該ヘッドランプ１は、前面が開口した樹脂製のハウジング２と、その開口部を覆うアウタレンズ３と、これらのハウジング２とアウタレンズ３によって密閉された灯室４内の上下に配された光源ユニット５，６と、これらの光源ユニット５，６から発生する熱を放射するヒートシンク７，８，９を備えている。

上記光源ユニット５，６は、光源としてＬＥＤ１０，１１を使用するものであって、上方に配された一方の光源ユニット５においては、ＬＥＤ１０と該ＬＥＤ１０から出射される光を反射するリフレクタ１２はアルミニウム等の熱伝導率の高い材質によって構成された伝熱部材１３に取り付けられ、伝熱部材１３には前記ヒートシンク７が密着状態で取り付けられている。尚、リフレクタ１２の前面開口部はインナレンズ１４によって覆われている。

又、下方に配された光源ユニット６には、ＬＥＤ１１から出射される光を反射するリフレクタ１５が設けられており、ＬＥＤ１１とリフレクタ１５は、Ｌ字状に屈曲した伝熱部材１６に取り付けられており、この伝熱部材１６には前記ヒートシンク８，９が密着状態で取り付けられている。

而して、本実施の形態においては、車両用灯具１の下面と後端面を囲むようにダクト１７が形成されており、このダクト１７の一部を構成するハウジング２の底面の一部には、可撓性を有する弾性シート１８が設けられている。そして、弾性シート１８の底面には、高さの異なる３種類の突起板１９ａ，１９ｂ，１９ｃがダクト１７内に突出するよう垂直下方に向かって垂直に取り付けられている。尚、本実施の形態では、弾性シート１８と突起板１９ａ〜１９ｃは、厚さ１ｍｍ程度のゴムシートによって構成されている。又、前記ダクト１７の車両前方（図１の左方）に向かって開口する開口部１７ａには、走行風を整流するためのルーバー２０が設けられている。弾性シート１８は、ハウジング２の下面に形成された開口部に所定のシール材（不図示）によって密着して取り付けられている。このため、ハウジング２の下面に形成された開口部から外気は灯室４内に導入されず、灯室４は外部に対して密封を維持している。

ところで、前記突起板１９ａ〜１９ｃは、図２（ａ）に示すように、ダクト１７内での走行風の流れ方向（図１の矢印方向）に沿って高さが低い順（車両後方に向かって高さが高くなるよう）に適当な間隔で３列配置されており、このような車両前後方向に３列に配置された突起板１９ａ〜１９ｃが図２（ｂ），（ｃ）に示すように車幅方向に３列に亘って配列されている。従って、弾性シート１８には計９枚の突起板１９ａ〜１９ｃが取り付けられている。

以上のように構成されたヘッドランプ１において、光源ユニット５，６に外部から給電がなされると、光源であるＬＥＤ１０，１１がそれぞれ駆動されて発光し、上方の光源ユニット５のＬＥＤ１０から出射された光は、リフレクタ１２によって反射され、インナレンズ１４及びアウタレンズ３を通って車両前方に向かって照射される。又、下方の光源ユニット６のＬＥＤ１１から出射された光は、リフレクタ１５によって反射され、アウタレンズ３を通って車両前方に向かって照射される。このとき、ＬＥＤ１０，１１の発光に伴って発生した熱は、リフレクタ１２，１５から伝熱部材１３，１６を経てヒートシンク７〜９へとそれぞれ伝導し、これらのヒートシンク７〜９によって灯室４内に放射されて灯室４内の空気を暖める。

而して、本実施の形態においては、車両の走行時に走行風がダクト１７の開口部１７ａからダクト１７内へと導入され、この走行風はルーバー２０によって整流されてダクト１７内を図１の矢印方向へと流れるが、その過程において該走行風が突起板１９ａ〜１９ｃに衝突して弾性シート１８を振動させる。このように弾性シート１８が振動すると、この弾性シート１８の振動によるポンピング作用によって灯室４内の空気が強制対流を起こし、この空気の強制対流によって灯室４内の温度分布が略均一となる。この結果、光源であるＬＥＤ１０，１１の温度上昇が抑えられて高い発光効率が確保される。

本実施の形態では、ハウジング２の底面の一部を構成する弾性シート１８の振動によるポンピング作用によって灯室４内下部の温度の低い空気が強制対流によって灯室４の上部への送られるため、灯室４内の上部に配置された光源ユニット５のＬＥＤ１０も効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられる。そして、本実施の形態では、高さの異なる３種の突起板１９ａ〜１９ｃをダクト１７内での走行風の流れ方向に３列に亘って配置し、その高さを走行風の流れ方向に沿って高く設定したため、全ての突起板１９ａ〜１９ｃに走行風が当たって弾性シート１８が効果的に振動し、この弾性シート１８の振動によるポンピング作用によって灯室４内の空気が強制対流して灯室４内の温度分布が略均一に保たれる。

又、本実施の形態では、弾性シート１８と突起板１９ａ〜１９ｃを撓み変形し易いゴムシートで構成したため、突起板１９ａ〜１９ｃへの走行風の衝突によって弾性シート１８が大きく振動し、この弾性シート１８の振動によるポンピング作用によって灯室４内の空気の強制対流が促進される。

而して、以上の効果はファン等の機械的手段を要することなく簡単な構成で得られるため、構造単純化とコストダウンが図られる。

次に、走行風による突起板１９ａ〜１９ｃと弾性シート１８の挙動を図３（ａ）〜（ｈ）に従って以下に説明する。尚、以下においては、突起板１９ａ〜１９ｃのうちの１枚の突起板１９ａの挙動について説明するが、他の突起板１９ｂ，１９ｃの挙動も同様であるため、これについての図示及び説明は省略する。

図３（ａ）に示すようにダクト１７内に導入された走行風は、図３（ｂ）に示すように突起板１９ａに当たり、該突起板１７ａをその流れ方向と同方向に撓ませる。そして、突起板１９ａを撓ませた走行風は、図３（ｃ）に示すように乱流となって突起板１９ａの後方へと流れる。

図３（ｂ）に示すように走行風の流れ方向（後方）へと撓んだ突起板１９ａは、図３（ｄ）に示すように、走行風の乱流によって逆号方向（前方）へと撓み、突起板１９ａは、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示す動作を繰り返すことによって羽ばたき、図３（ｅ）に示すように前後に振動する。このように突起板１９ａが振動することによって、ハウジング２の底面の一部を覆っている弾性シート１８は、図３（ｆ）に示すように、突起板１９ａの走行風の流れ方向（後方）の振動によって上下方向に歪みを生ずる。

上述のように上下方向に歪みを生じた弾性シート１８は、図３（ｇ）に示すように、突起板１９ａの走行風の流れ方向とは逆方向（前方）の振動とそれ自体の反発力によって元の状態に戻る。

以後は図３（ｆ）と図３（ｇ）に示す動作が繰り返されることによって、弾性シート１８は、図３（ｈ）に示すように上下に連続的に振動して所要のポンピング作用を行う。

尚、以上は本発明をヘッドライトに対して適用した形態について説明したが、本発明は、光源としてＬＥＤを使用したヘッドライト以外の他の任意の車両用灯具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ ヘッドライト（車両用灯具）
２ ハウジング
３ アウタレンズ（レンズ）
４ 灯室
５，６ 光源ユニット
７〜９ ヒートシンク
１０，１１ ＬＥＤ
１２ リフレクタ
１３ 伝熱部材
１４ インナレンズ
１５ リフレクタ
１６ 伝熱部材
１７ ダクト
１７ａ ダクトの開口部
１８ 弾性シート
１９ａ〜１９ｃ 突起板
２０ ルーバー

Claims (4)

1. ハウジングとその開口部を覆うレンズによって密閉された灯室内にＬＥＤを光源とする光源ユニット及びその熱を放射するヒートシンクを収容して成る車両用灯具の放熱構造において、
   前記ハウジングの一部を可撓性を有する弾性シートで構成し、走行風を導入するためのダクトの一部を前記弾性シートで構成するとともに、該弾性シートに、前記ダクト内に突出する突起板を取り付けたことを特徴とする車両用灯具の放熱構造。
2. 前記ハウジングの底面の一部を前記弾性シートによって構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具の放熱構造。
3. 前記突起板を前記ダクト内での走行風の流れ方向に複数配置し、その高さを走行風の流れ方向に沿って高く設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用灯具の放熱構造。
4. 前記弾性シートと前記突起板をゴムシートで構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両用灯具の放熱構造。

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