JP2010244726A - 車両用前照灯 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトな灯具外形で、灯室内の構成が簡潔で、しかも発光素子および点灯回路の双方を効果的に冷却できる車両用前照灯を提供する。
【解決手段】灯室S内に、光源である発光素子34を取着した金属製伝熱部材31を備えた配光形成用の光源ユニット30が収容され、記灯室S内に、発光素子34を冷却する送風ファン50が設けられた前照灯で、光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材31に、発光素子34の点灯を制御する点灯回路42を筒型通風路60を介して配置し、金属製伝熱部材31に取着した送風ファン50の送風を金属製伝熱部材・点灯回路間の筒型通風路60に導き、金属製伝熱部材31および点灯回路42からの放熱を促進して、発光素子34および点灯回路42を効果的に冷却する。
【選択図】図2

Description

本発明は、ランプボディと前面カバーで画成された灯室内に、光源である発光素子を取着した金属製伝熱部材を備えた配光形成用の光源ユニットが収容された車両用前照灯に係り、特に、発光素子の点灯を制御する点灯回路を光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に取着一体化するとともに、灯室内に設けた送風手段によって、発光素子および点灯回路の双方を効果的に冷却できるように構成した車両用前照灯に関する。
最近の車両用前照灯は、消費電力の低減を図るために、発光ダイオード等の発光素子を光源として備えた配光形成用の光源ユニットが灯室内に収容された構造として種々提案されているが、前照灯の配光として必要な光度に見合う高光束が得られる発光素子が開発されるに至って、発光素子の発熱量が問題視されるようになった。即ち、高光束対応発光素子では、高光束が得られる反面、発熱量がそれだけ大きいため、発光効率が低下したり、発光色が変化するといった問題が生じた。
そこで、下記特許文献1では、発光素子を取着した光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に延出部を形成し、ランプボディ内側所定位置に送風ファンを設け、送風ファンの送風が金属製伝熱部材の延出部に当たって延出部からの放熱が促進されて、発光素子が冷却されるという構造(前照灯)が開示されている。
また、この種の前照灯では、発光素子の点灯を制御する点灯回路を備えているが、特許文献1では、点灯回路については,一切言及されておらず、下記特許文献2では、特許文献1と同様、発光素子を光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に取着するとともに、点灯回路を灯室外(ランプボディの下面)に設けることで、点灯回路(を構成する電子部品)に発光素子の発熱の影響が及ばない構造(前照灯)となっている。
特開2006−294363号公報 特開2007−35547号公報
しかし、特許文献2では、点灯回路を灯室外に設けるため、それだけ灯具が大型化するという第1の問題がある。
また、灯室内の発光素子と灯室外の点灯回路とをリード線で接続しなければならず、その作業が面倒であるという第2の問題がある。特に、この種の前照灯では、一般的に、エイミング機構によって光源ユニットが傾動可能に構成されており、灯室内に配設されているエイミング機構構成部材やエイミングによって傾動する光源ユニットと干渉しないように、リード線を配回しすることが必要で、それだけ灯室内の構造も複雑化する。
そこで、発明者は、点灯回路を光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に取着一体化すれば、灯具をコンパクトにできるし、灯室内にリード線を配回すこともなく、灯室内の構造も簡潔となって、前記した問題を全て解消できると考えた。
しかし、特許文献1のように、送風ファンをランプボディ内側所定位置に設けただけでは、金属製伝熱部材に取着一体化した点灯回路および発光素子の双方を効果的に冷却することが難しいことがわかった。即ち、エイミング機構によって光源ユニットが傾動可能に構成されているため、光源ユニットをエイミングすることで、光源ユニット(側の発光素子と点灯回路)と送風ファンとの位置関係がズレ(送風ファンの送風方向が光源ユニット側の発光素子と点灯回路に対しズレ)て、発光素子と点灯回路に対する冷却効果が上がらない。
そこで、発明者は、送風ファンも金属製伝熱部材に取着して光源ユニットとして一体化すればよいと考えた。即ち、光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に発光素子,点灯回路および送風ファンを取着して光源ユニットとして一体化した構造にすれば、灯室内の構成が簡潔となるし、エイミング調整(光源ユニットを傾動調整)しても、発光素子および点灯回路に対する送風ファンの配置は変わらないので、送風ファンによる発光素子および点灯回路の冷却効果が一定に保持される、と考えた。
そして、このような構成の前照灯(光源ユニット)を試作しその効果を検証したところ、有効であることが確認されたので、この度の出願に至ったものである。
本発明は、前記した従来技術の問題点および発明者の知見に基づいてなされたもので、その目的は、発光素子,点灯回路および送風手段を光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に取着して光源ユニットとして一体化することで、コンパクトな灯具外形で、灯室内の構成が簡潔で、しかも発光素子および点灯回路の双方を効果的に冷却することのできる車両用前照灯を提供することにある。
前記目的を達成するために、請求項1に係る車両用前照灯においては、ランプボディと前面カバーで画成された灯室内に、光源である発光素子を取着した金属製伝熱部材を備えた配光形成用の光源ユニットが収容されるとともに、
前記灯室内に、前記発光素子を冷却する送風手段が設けられた車両用前照灯であって、
前記光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に、前記発光素子の点灯を制御する点灯回路を取着するとともに、前記金属製伝熱部材に、前記点灯回路および前記発光素子の双方を冷却する送風手段を取着するように構成した。
ここで、「発光素子」とは、略点状に発光する発光部を有する素子状の光源を意味するものであって、その種類は特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオードやレーザダイオード等が採用可能である。
また、「金属製伝熱部材」は、金属で構成されているものであれば、プレス成形品、切削成形品、ダイカスト鋳造品等、如何なる方法で作られたものであってもよいが、熱伝導性,軽量化および加工性を考慮するとアルミダイカスト製品が最も望ましい。
(作用)発光素子の点灯を制御する点灯回路を光源ユニット(を構成する金属製伝熱部材)に一体化したので、特許文献2のように、灯室外に点灯回路が突出せず、発光素子と点灯回路とを接続するリード線の灯室内における配回しも省略できる。
また、光源ユニット(金属製伝熱部材)に一体化した送風手段が形成する送風が発光素子および点灯回路の双方を冷却する。特に、光源ユニットは、エイミング機構によってランプボディに対し傾動可能に設けられているが、エイミングで光源ユニットが傾動したとしても、発光素子および点灯回路に対する送風手段の配置は変わらないので、送風手段が形成する発光素子および点灯回路に対する送風の向き,強さおよび量は、エイミングとは関係なく一定に保持される。
請求項2においては、請求項1に記載の車両用前照灯において、前記点灯回路を、回路素子を搭載した回路基板で構成するとともに、前記回路基板を前記金属製伝熱部材から離間して配置して、前記回路基板と前記金属製伝熱部材間に前記送風手段が形成する送風の通風路を形成するように構成した。
(作用)送風手段が形成する送風が点灯回路と金属製伝熱部材間の通風路に沿って流れる際に、金属製伝熱部材および点灯回路からの放熱を促進する。即ち、点灯回路と金属製伝熱部材間の通風路に沿って流れる空気の流れが、発光素子および点灯回路を効果的に冷却する。
請求項3においては、請求項2に記載の車両用前照灯において、前記点灯回路を、前記金属製伝熱部材の背面側に前記通風路の対向する側壁を構成する非伝熱部材を介して取着して、前記通風路を上方に延びる筒状に形成した。
(作用)発光素子の発熱は金属製伝熱部材を介して点灯回路に伝達されるが、金属製伝熱部材と点灯回路間に介装された側壁(非伝熱部材)が金属製伝熱部材側の熱の点灯回路側への伝達を妨げる。
また、筒型通風路に導かれた送風は、通風路外に拡散することなく、通風路内を流れるので、金属製伝熱部材および点灯回路からの放熱をいっそう促進する。即ち、点灯回路と金属製伝熱部材間の筒型通風路に沿って流れる空気の流れが、発光素子および点灯回路をいっそう効果的に冷却する。特に、送風手段が形成する送風が筒状通風路を下方から上方に流れることで、光源ユニット周りを循環する空気の対流が生成されて、通風路には光源ユニット下方の常に新鮮な空気が導かれて、発光素子および点灯回路をよりいっそう効果的に冷却する。
請求項4においては、請求項2または3に記載の車両用前照灯において、前記金属製伝熱部材における前記通風路入り口近傍の前記送風手段と正対する領域に、通風路と略直交して左右方向に延在する放熱フィンを形成した。
(作用)金属製伝熱部材に形成された放熱フィンは、金属製伝熱部材の送風との接触面積を増加させて、金属製伝熱部材からの放熱量を増加させる。したがって、送風手段の送風の一部は、通風路の入り口近傍の放熱フィンと接触して、金属製伝熱部材からの放熱を促進し、発光素子をいっそう効果的に冷却する。
また、放熱フィンと接触して暖められた送風は、放熱フィンによって光源ユニットの側方に送出され、通風路(の入り口)には、この暖められた送風が導かれず、送風手段が形成する新鮮な送風だけが導かれるので、発光素子および点灯回路がさらにいっそう効果的に冷却される。
請求項1に係る車両用前照灯によれば、灯室外に点灯回路が突出しないため、灯具外形をコンパクト化できるとともに、発光素子と点灯回路とを接続するリード線の灯室内の這い回しが省かれて、灯室内の構成が簡潔となる。
また、発光素子および点灯回路は、いずれも送風手段が形成する送風によって冷却されるので、発光素子の発熱で発光効率が低下したり、発光色が変化したり、点灯回路を構成する電子部品が発光素子の発熱で破損するといった、発光素子の発熱に起因するトラブルを回避できる。
特に、送風手段によって形成される、発光素子および点灯回路の冷却に有効な送風の向き,強さおよび量は、エイミングとは関係なく一定に保持されるので、発光素子および点灯回路に対し一定の冷却効果が確保されて、発光素子の発熱に起因するトラブルを確実に回避できる。
請求項2によれば、送風手段の形成する送風が点灯回路と金属製伝熱部材間の通風路に沿って流れる際に、発光素子および点灯回路を効果的に冷却するので、発光素子の発熱に起因するトラブルをいっそう回避できる。
請求項3によれば、金属製伝熱部材と点灯回路間に介装された側壁(非伝熱部材)によって発光素子の発熱の点灯回路への伝達が妨げられるとともに、通風路に導かれた送風は拡散されることなくそのまま通風路内を流れるので、発光素子および点灯回路が効果的に冷却されて、点灯回路における発光素子の発熱に起因するトラブルをよりいっそう回避できる。特に、光源ユニット周りに生成される循環する空気の対流によって、通風路には、光源ユニット下方の新鮮な空気が導かれて、発光素子および点灯回路がより効果的に冷却されて、点灯回路における発光素子の発熱に起因するトラブルの回避が確実となる。
請求項4によれば、放熱フィンによる放熱量相当だけ金属製伝熱部材からの放熱量が増加するので、発光素子がいっそう効果的に冷却されるとともに、通風路を流れる送風による発光素子および点灯回路の冷却作用もさらに優れることから、発光素子の発熱に起因するトラブルがよりいっそう回避される。
本発明の一実施例である自動車用前照灯の正面図である。 同前照灯の縦断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)である。 同前照灯の縦断面図(図1に示す線III−IIIに沿う断面図)である。 同前照灯の水平断面図(図1に示す線IV−IVに沿う断面図)である。
以下、本願発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
図1〜図4は本発明の一実施例である自動車用前照灯を示し、図1は同前照灯の正面図、図2は同前照灯の縦断面図(図1に示す線II−IIに沿う断面図)、図3は同前照灯の縦断面図(図1に示す線III−IIIに沿う断面図)、図4は同前照灯の水平断面図(図1に示す線IV−IVに沿う断面図)である。
これらの図において、自動車用前照灯10は、ランプボディ12とその前面開口部に取り付けられた素通し状の透光カバー(前面カバー)14とで形成された灯室S内に、発光素子34を光源として備えた投射型光源ユニット30が収容されている。
光源ユニット30は、金属製伝熱部材であるアルミダイキャスト製のランプブラケット31と、ランプブラケット31に取着された光源である発光素子(高光束対応LED)34、発光素子34を覆うようにランプブラケット31に取着され、発光素子34の発光を前方に反射する樹脂製リフレクタ36と、光源ユニット30の光軸L上に配置された樹脂製の投影レンズ38と、発光素子34と投影レンズ38との間に配置された樹脂製のカットオフライン形成用シェード37aとを備えて構成されている。
詳しくは、ランプブラケット31は、正面視略矩形状に形成され、その上下方向略中央部には、左右,下方および後方に開口する矩形状の前方膨出部31aが形成され、該前方膨出部31aの上面には、発光素子34がその照射軸を上向きにして取着されるとともに、発光素子34の上方を覆うように、前方に開口するリフレクタ36が取着されている。また、前方膨出部31aの前端部には、その上端縁がカットオフライン形成用シェード37aとして機能する縦断面T字型のシェード部材37が、ねじ39によって固定され、シェード部材37の正面視略半円形状の前方延出部37bには、樹脂製の投影レンズ38が接合一体化されている。
また、ランプブラケット31の背後には、発光素子34の点灯を制御する点灯回路42が一体化されており、点灯回路42は、電子部品(回路素子)44を搭載した回路基板43で構成され、回路ハウジング41内に収容されて点灯回路ユニット40として一体化されている。図4の符号46は、点灯回路42と発光素子34とを接続するリード線で、ランプブラケット31の側方に沿って配設されている。
また、本実施例では、前照灯の配光として必要な光度に見合う発光素子34(高光束対応LED)34を光源ユニット30の光源として採用しているため、発光素子34の発熱量が大きく、発光素子34や点灯回路42(の電子部品44)が発光素子34の発する熱の影響を受けないように、発光素子34や点灯回路42(の電子部品44)を効果的に冷却する必要がある。
そのため、本実施例では、非伝熱部材である樹脂で構成された一対の側壁部材48を介して、点灯回路ユニット40(点灯回路42)がランプブラケット31の鉛直壁31bに取着されて、ランプブラケット31(の鉛直壁31b)と点灯回路ユニット40間には、上方に延びる平面視横長矩形状筒型の通風路60(図2,3参照)が形成されるとともに、通風路60下方の前方膨出部31a内には、発光素子34および点灯回路42の双方を冷却する送風手段である送風ファン50が取着されている。符号49a.49bは、側壁部材48を介してランプブラケット31と点灯回路ユニット40を取着する締結ねじである。
また、ランプブラケット31の鉛直壁31bの裏面には、複数の放熱フィンで構成した第1のヒートシンク32が形成され、ランプブラケット31における通風路60の入り口近傍には、複数の放熱フィンで構成した第2のヒートシンク33が形成されている。
このため、送風ファン50が駆動することにより形成された送風の一部は、点灯回路ユニット40とランプブラケット31(の鉛直壁31b)間の通風路60に沿って上方に流れる際に、通風路60を構成するランプブラケット31(の鉛直壁31b)および点灯回路ユニット40からそれぞれ熱を奪い、暖められて上昇し、ランプボディ12や前面カバー14に接近して冷やされて下降し、再び送風ファン50によって通風路60に送り込まれるという、光源ユニット30の周りを循環する空気の対流(図2矢印参照)が生成される。即ち、送風ファン50の駆動時には、通風路60には、光源ユニット30下方の冷たい空気が常に導かれ、点灯回路ユニット40とランプブラケット31(の鉛直壁31b)に沿って流れる空気の流れが、ランプブラケット31(の鉛直壁31b)および点灯回路ユニット40からの放熱を促進し、発光素子34および点灯回路42を効果的に冷却する。
また、ランプブラケット31の鉛直壁31bにおける点灯回路ユニット40と正対する領域には、図4に示すように、通風路60に沿って上下方向に延在し左右方向(通風路幅方向)等間隔に配置された放熱フィンで構成する第1のヒートシンク32が設けられて、発光素子34の冷却効果が上がるように構成されている。
また、発光素子34の発熱は、ランプブラケット31を介して点灯回路ユニット40に伝達されるが、ランプブラケット31と点灯回路ユニット40間に介在された樹脂製の側壁部材がランプブラケット31側の熱の点灯回路ユニット40側への伝達を妨げるので、発光素子34の発熱がランプブラケット31を介して点灯回路ユニット40側に伝達され難く、それだけ点灯回路42が発光素子34の発熱の影響を受け難い構造となっている。
また、前方膨出部31aの下面における通風路60の入り口近傍の送風ファン50と正対する領域には、左右方向に延在し前後方向に等間隔に配置された放熱フィンで構成した第2のヒートシンク33が設けられて、発光素子34の冷却効果がさらに上がるように構成されている。
この第2のヒートシンク(放熱フィン)33は、第1のヒートシンク(放熱フィン)32と同様、送風との接触面積を増加させて、ランプブラケット31からの放熱量を増加させることで、発光素子34の冷却効果を上げるという作用に加えて、第2のヒートシンク(放熱フィン)33と接触して暖められた送風を光源ユニット30の側方(左右方向)に送り出することで、通風路60(の入り口)に送風ファン50が形成する新鮮な送風だけを導くという作用もあり、これによって、発光素子34および点灯回路42がより効果的に冷却される。
また、投射型光源ユニット30は、図1に示すように、灯室S内上方の左右方向に離間する一対のエイミング点B,Cと、エイミング点Cの真下に位置する一個のエイミング支点Aの三点で支持されるとともに、後述するエイミング機構Eによって、エイミング点B,Cを通るレベリング軸Lx1と平行でエイミング支点Aを通る仮想水平傾動軸Lxおよびエイミング点C,Aを通る鉛直傾動軸Ly周りにそれぞれ傾動可能に構成されている。
詳しくは、ランプボディ10の背面壁には、2本のエイミングスクリュー21
,22が回転可能に支承されており、前方に延出するエイミングスクリュー21 ,22の後端部には、それぞれ回動操作部21a ,22bが一体に形成されている。一方、ランプブラケット31の上部左右には、前記エイミングスクリュー21
,22にそれぞれ螺合するベアリングナット23,24が装着され、ベアリングナット24の真下に当たるランプブラケット31の下部側方には、ランプボディ10内部に固定されたレベリング用アクチュエータ26の回転駆動軸27に螺合するベアリングナット28が装着されている。即ち、本実施例では、自動車の車軸(前後軸)の路面に対する傾斜を傾斜センサで計測し、この傾斜センサの傾斜量が常に一定となるように、レベリング用アクチュエータ26の駆動をECUが制御する(光源ユニット30の光軸Lを常に路面に対し一定の傾斜となるように、光源ユニット30をレベリング軸Lx1周りに傾動調整する)オートレベリング機構を備えている。
また、スパナ等の工具を使って、エイミングスクリュー21 ,22(の回動操作部21a
,22b)をほぼ同量だけ回動させると、ベアリングナット23,24がエイミングスクリュー21 ,22に沿って進退動作し、光源ユニット30(ランプブラケット31)が水平傾動軸Lx周りに傾動して、光源ユニット20の光軸Lが上下方向に傾動する。一方、スパナ等の工具を使って、エイミングスクリュー21だけを回動させると、エイミングスクリュー21に螺合するベアリングナット23が進退動作し、光源ユニット30(ランプブラケット31)が鉛直傾動軸Ly周りに傾動して、光源ユニット30の光軸Lが左右方向に傾動する。
即ち、一対のエイミングスクリュー21 ,22と、エイミングスクリュー21
,22に螺合するエイミング点B,Cであるベアリングナット23,24と、エイミング支点Aであるベアリングナット28によって、光源ユニット30(ランプブラケット31)の光軸Lを上下左右方向に傾動調整するエイミング機構Eが構成されている。
このように本実施例では、発光素子(高光束対応LED)34を光源として備えた光源ユニット30に、点灯回路ユニット40を取着一体化するとともに、発光素子34および点灯回路ユニット40(点灯回路42)の双方を冷却するための送風ファン50を一体化したので、レベリングやエイミング(光源ユニット30の傾動調整)を行ったとしても、発光素子34および点灯回路ユニット40に対する送風ファン50の配置は変わらないので、送風ファン50によって形成される、発光素子34および点灯回路ユニット40の冷却に有効な送風の向き,強さおよび量は、エイミングの前後を通じて変わることなく一定に保持されて、発光素子34および点灯回路ユニット40に対し一定の放熱効果が確保されて(放熱作用が働き)、発光素子34の発熱で発光効率が低下したり、発光色が変化したり、点灯回路42を構成する電子部品44が発光素子34の発熱で破損するといった、発光素子34の発熱に起因するトラブルを回避できるように構成されている。
なお、前記した実施例では、ランプボディ12とその前端開口部に取り付けられた透光カバー14とで形成される灯室S内に1個の投射型光源ユニット30が収容され、該投射型光源ユニット30がエイミング機構Eによってランプボディ12に対し傾動可能に支持された構造であるが、複数個の投射型光源ユニットを並設一体化した光源ユニット集合体が灯室内に収容されるとともに、該光源ユニット集合体がエイミング機構によってランプボディ12に対し傾動可能に支持された構造であってもよい。即ち、複数の投射型光源ユニットの配光が合成されることで、前照灯としての配光を形成できるように構成されていてもよい。
また、前記した実施例では、灯室内に収容された光源ユニットが、金属製伝熱部材であるランプブラケット31の前端部に投影レンズ32を一体化した投射型光源ユニット30で構成されているが、金属製伝熱部材であるランプブラケットに、発光素子34の発光を前方に反射配光する放物面形状のリフレクターを備えた反射型光源ユニットで構成されていてもよい。
10 車両用前照灯
12 ランプボディ
14 透光カバー(前面カバー)
S 灯室空間
E エイミング機構
21,22 エイミングスクリュー
23,24,28 ベアリングナット
26 レベリング用アクチュエータ
27 レベリング用アクチュエータの駆動軸
A エイミング支点
B,C エイミング点
30 投射型光源ユニット
L 投射型光源ユニットの光軸
31 金属製伝熱部材であるランプブラケット
31a 前方膨出部
32 第1のヒートシンクを構成する放熱フィン
33 第2のヒートシンクを構成する放熱フィン
34 光源である発光素子(高光束対応LED)
36 リフレクター
38 投影レンズ
37a カットオフライン形成用のシェード
40 点灯回路ユニット
42 点灯回路
43 回路基板
44 回路素子(電子部品)
46 発光素子と点灯回路を接続するリード線
48 非伝熱部材で構成された側壁部材
50 送風手段である送風ファン
60 筒型通風路

Claims (4)

  1. ランプボディと前面カバーで画成された灯室内に、光源である発光素子を取着した金属製伝熱部材を備えた配光形成用の光源ユニットが収容されるとともに、
    前記灯室内に、前記発光素子を冷却する送風手段が設けられた車両用前照灯であって、
    前記光源ユニット構成部材である金属製伝熱部材に、前記発光素子の点灯を制御する点灯回路が取着されるとともに、前記金属製伝熱部材には、前記発光素子および前記点灯回路の双方を冷却する送風手段が取着されたことを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記点灯回路は、回路素子を搭載した回路基板で構成されるとともに、前記金属製伝熱部材から離間して配置されて、前記回路基板と前記金属製伝熱部材間に前記送風手段が形成する送風の通風路が形成されたことを特徴とする請求項1記載の車両用前照灯。
  3. 前記点灯回路は、前記金属製伝熱部材の背面側に前記通風路の対向する側壁を構成する非伝熱部材を介して取着されて、前記通風路が上方に延びる筒状に形成されたことを特徴とする請求項2に記載の車両用前照灯。
  4. 前記金属製伝熱部材における前記通風路入り口近傍の前記送風手段と正対する領域には、通風路と略直交して左右方向に延在する放熱フィンが形成されたことを特徴とする請求項2または3に記載の車両用前照灯。
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