JP2013120649A - 車両用灯具ユニットの放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱によるセパレータの溶損を防ぐことができる車両用灯具ユニットの放熱構造を提供すること。
【解決手段】複数の放熱フィン１１Ｂが形成されたヒートシンク１１と、該ヒートシンク１１に取り付けられた基板１２に実装された複数のＬＥＤ（発光素子）１３と、該ＬＥＤ１３の前方に近接配置されてＬＥＤ１３からの光を個別に分割するセパレータ１４を備える車両用灯具ユニット１の放熱構造として、前記セパレータ１４の少なくとも前記ＬＥＤ１３から光を受ける面に放熱部材１５を設ける構成を採用する。前記放熱部材１５を金属板で構成し、或いは前記放熱部材１５として熱伝導率の高い塗料を前記セパレータ１４の少なくともＬＥＤ１３から光を受ける面に塗布する。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子の前方に近接配置されて発光素子からの光を個別に分割するセパレータを備える車両用灯具の放熱構造に関するものである。

夜間における車両の走行において、ヘッドランプはハイビームが基本であるが、対向車とすれ違ったり、他車の直後を走行する場合には、周辺車両にグレアを与える可能性があるためにロービームで走行するようにしている。但し、ハイビームに対してロービームは、路肩や道路横断中の歩行者が見えにくいという欠点がある。

そこで、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）ヘッドランプ（配光可変型前照灯）が提案されており（例えば、特許文献１参照）、このＡＤＢヘッドランプにおいては、ハイビームの配光パターンにおいて先行車と対向車にグレアを与える部分のみに影（カットオフ）が造形される。具体的には、センシングカメラによって検出される先行車や対向車の有無や自車に対する位置情報がＥＣＵによって配光パターンを可変させる制御信号に変換され、ヘッドランプで可変配光パターンを形成するようにしている。

又、ＬＥＤ等の発光素子を光源とするヘッドランプにおいては、図１７に示すように、発光素子である複数のＬＥＤ１１３からに光をハイビーム領域において個別に分割するセパレータ１１４をＬＥＤ１１３に近接配置することによって、ＬＥＤ１１３からの光を分割して照射してカットオフを造形することが行われている。ここで、セパレータ１１３はＬＥＤ１１３との間隔が０．２ｍｍ以下となるようＬＥＤ１１３に近接配置されており、このセパレータ１１４のＬＥＤ１１３に対向する面には複数の開口部１１４ｂが形成されており、各開口部１１４ｂの前方両側には、各開口部１１４ｂから入射した光を車両前方に向けて反射させるための反射面１１４ｃが形成されている。

特開２０１０−２３２０８１号公報

図１７に示すようなセパレータ１１４を用いる場合、このセパレータ１１４はＬＥＤ１１３との間隔が０，２ｍｍ以下となるようＬＥＤ１１３に近接配置されているため、ＬＥＤ１１３が発生する熱によってセパレータ１１４が加熱され、その温度が上昇するという問題が発生する。ここで、図１８（図１７のＨ部拡大詳細図）に示すように、ＬＥＤ１１３が発生する熱は、金属基板１１２を経てヒートシンク１１１へと伝導する他、金属基板１１２からの熱放射によってセパレータ１１４に伝達される。又、ＬＥＤ１１３から出射する光の一部は、セパレータ１１４の反射面１１４ｃで反射して車両前方（図１８の上方）へと照射されるが、他の光はセパレータ１１４に吸収されて熱となり、この熱はセパレータ１１４を加熱した後、熱放射によって周囲に放熱される。

即ち、セパレータ１１４は、金属基板１１２からの熱放射と光の吸収による発熱によって加熱され、その温度が上昇する。この場合、セパレータ１１４の材質に例えばポリエーテルエミド（ＰＥＩ）を使用した場合、セパレータ１１４の最高温度が３４６℃となって該セパレータ１１４の耐熱温度（２３０℃）を超えるため、セパレータ１１４が溶損してしまい、所望の配光制御（カットオフ制御）ができなくなるという問題が発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、熱によるセパレータの溶損を防ぐことができる車両用灯具ユニット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、複数の放熱フィンが形成されたヒートシンクと、該ヒートシンクに取り付けられた基板に実装された複数の発光素子と、該発光素子の前方に近接配置されて発光素子からの光を個別に分割するセパレータを備える車両用灯具ユニットの放熱構造として、前記セパレータの少なくとも前記発光素子から光を受ける面に放熱部材を設ける構成を採用し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、前記放熱部材を金属板で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２記載の発明において、前記セパレータは、前記発光素子からの光が入射する複数の開口部と、該開口部から入射した光を前方へ反射させる複数の反射面を備え、上下面の前端縁が円弧状に湾曲する凹曲面を成す光学部品であって、前記金属板に、前記セパレータの開口部と同数で同形状の開口部を形成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記セパレータの前面及び前記反射面を除く面を前記金像板で覆ったことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記放熱部材として熱伝導率の高い塗料を前記セパレータの少なくとも前記発光素子から光を受ける面に塗布したことを特徴とする。

本発明によれば、セパレータの少なくとも記発光素子から光を受ける面に放熱部材を設けたため、発光素子が発生する熱の一部は、基板へと伝導し、基板からの熱放射によってセパレータに向かうが、放熱部材が遮熱板として機能し、セパレータへの熱伝達が放熱部材によって遮られる。又、発光素子から出射する光の一部がセパレータに吸収されて熱となっても、この熱は放熱部材の放熱作用によって周囲に放熱される。このため、セパレータを発光素子に近接配置しても、発光素子が発生する熱によるセパレータの温度上昇が抑えられ、該セパレータの溶損が防がれて所望の配光制御が安定的になされる。

本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具ユニットを有するヘッドランプの平断面図である。 本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具ユニットの光源ユニットの一部を破断して示す斜視図である。 本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具ユニットの光源ユニットの分解斜視図である。 セパレータの斜視図である。 セパレータの正面図である。 図５のＡ−Ａ線断面図である。 図６のＢ部拡大詳細図である。 放熱部材の斜視図である。 放熱部材の正面図である。 図９のＣ−Ｃ線断面図である。 図１０のＤ部拡大詳細図である。 放熱部材で覆われたセパレータを基板に取り付けた状態を示す斜視図である。 熱部材で覆われたセパレータを基板に取り付けた状態を示す正面図である。 図１３のＥ−Ｅ線断面図である。 図１４のＦ部拡大詳細図である。 図１５のＧ部拡大詳細図である。 従来の放熱構造を示す部分平断面図である。 図１７のＨ部拡大詳細図である。

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は本発明に係る放熱構造を備える車両用灯具ユニットを有するヘッドランプの平断面図、図２は同車両用灯具ユニットの光源ユニットの一部を破断して示す斜視図、図３は同光源ユニットの分解斜視図である。

本発明に係る車両用灯具ユニット１は、図１に示すように、車両の左右に配置されるヘッドランプ５０に設けられるものであって、該ヘッドランプ５０のハウジング５１とその前面開口部を覆う透明なアウタレンズ５２によって画成された灯室Ｓ内にすれ違いビーム用灯具ユニット６０と共に収容されている。尚、図１において、５３はエクステンションである。

図２及び図３に示すように、車両用灯具ユニット１は、車両前後方向に延びる光軸Ｘ上に配置された投影レンズ２とこれを保持する円筒状のベゼル３及び投影レンズ２の後側焦点面よりも後方に配置された光源ユニット１０を含んで構成されている。

上記投影レンズ２は、非球面レンズであって、これを保持する前記ベゼル３は前記光源ユニット１０に設けられたヒートシンク１１の矩形平板状のベース１１Ａの前面にネジ止めによって取り付けられている。

前記光源ユニット１０に設けられる上記ヒートシンク１１は、熱伝導性の高いアルミダイカスト等によって一体成形されており、ベース１１Ａの背面に複数の放熱フィン１１Ｂを形成して構成されている。そして、光源ユニット１０においては、ヒートシンク１１の前面には矩形平板状の金属基板１２がその左右をネジ止めされて取り付けられており、この金属基板１２上には発光素子である複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１３が横方向に適当な間隔で実装されている。より詳細には、図１６に示すように、ＬＥＤ１３は、セラミック基板１３ａ上にＬＥＤチップ１３ｂを実装し、その表面にガラス１３ｃを被せて構成されている。尚、本実施の形態では、発光素子としてＬＥＤ１３を使用しているが、発光素子としてはＬＥＤ１３以外にレーザーダイオード等を使用することができる。

又、上記金属基板１２の前面には、横方向に細長いセパレータ１４がＬＥＤ１３との間に０．２ｍｍ以下の微小隙間を設けてネジ止めによって取り付けられており、このセパレータ１４の前面（光出射面）を除く表面は放熱部材１５によって覆われている。

上記セパレータ１４は、ＬＥＤ１３から出射される光を個別に分割する光学部品であって、本実施の形態ではポリエーテルイミド（ＰＥＩ）によって一体成形されている。ここで、セパレータ１４の構成の詳細を図４〜図７に基づいて以下に説明する。

図４はセパレータの斜視図、図５は同セパレータの正面図、図６は図５のＡ−Ａ線断面図、図７は図６のＢ部拡大詳細図であり、セパレータ１４は、前面（光出射面）が開口する矩形ボックス状に成形されており、その左右両端には薄いプレート状の取付ブラケット１４Ａが一体に形成され、各取付ブラケット１４Ａにはネジが挿通するための円孔状のネジ挿通孔１４ａがそれぞれ形成されている。

そして、セパレータ１４のＬＥＤ１３から光を受ける面（ＬＥＤ１３に対向する後面）の各ＬＥＤ１３に対向する位置には、ＬＥＤ１３からの光を入射させるための矩形の開口部１４ｂが適当な間隔（ＬＥＤ１３の配列ピッチと同じ間隔）で横方向に複数形成されている。又、セパレータ１４の開口部１４ｂの左右前方には、図７に示すように、開口部１４ｂから入射した光を前方へ反射させる反射面１４ｃが形成されている。更に、図４及び図６に示すように、セパレータ１４の上下面はロービーム配光を形成するために、その前端縁が円弧状に湾曲する凹曲面を成している。尚、本実施の形態では、セパレータ１４の材料としてポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を使用したが、それ以外にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を使用しても良い。

次に、前記放熱部材１５の構成の詳細を図８〜図１１に基づいて以下に説明する。

図８は放熱部材の斜視図、図９は同放熱部材の正面図、図１０は図９のＣ−Ｃ線断面図、図１１は図１０のＤ部拡大詳細図である。

本実施の形態においては、放熱部材１５は、ステンレス（ＳＵＳ）の薄板をセパレータ１４の外形形状に合わせて側面視コの字状に折り曲げて構成されており、その前面と両側面は開放されている。そして、この放熱部材（放熱板）１５のセパレータ１４の後面を覆う面の所定位置（セパレータ１４の開口部１４ｂに対応する位置）にはセパレータ１４の開口部１４ｂと同形状（矩形）で同数の開口部１５ａが横方向に適当な間隔で形成されている。又、放熱部材１５の上下面の前端縁１５ｂは、セパレータ１４の上下面の前端縁１４ｄの形状に合わせて円弧状に湾曲する凹曲面とされている。尚、本実施の形態では、放熱部材１５をステンレス板（ＳＵＳ板）で構成したが、それ以外にアルミニウム板や銅板等の熱伝導性（放熱性）の高い金属板を使用しても良い。

而して、以上のように構成された放熱部材１５は、図１２〜図１５に示すように、セパレータ１４の前面と両側面を除く外表面を覆うようにセパレータ１４に被着され、この放熱板１５が被着されたセパレータ１４は、その左右の取付ブラケット１４Ａに形成されたネジ挿通孔１４ａに挿通する不図示のネジによって金属基板１２の前面に取り付けられる。尚、図１２は放熱部材で覆われたセパレータを基板に取り付けた状態を示す斜視図、図１３は同正面図、図１４は図１３のＥ−Ｅ線断面図、図１５は図１４のＦ部拡大詳細図である。

以上のようにセパレータ１４の前面と両側部を除く表面に放熱部材１５を被着すると、図１５に示すように、セパレータ１４のＬＥＤ１３から光を受ける面の開口部１４ｂを除く部分が放熱部材１５によって覆われ、セパレータ１４の開口部１４ｂはＬＥＤ１３に０．２ｍｍ以下の微小隙間を隔てて対向している。

以上のように構成された車両用灯具ユニット１においては、セパレータ１４の前面と両側部を除く表面を放熱部材１５で覆うようにしたため、図１６（図１５のＧ部拡大詳細図）に示すように、ＬＥＤ１３が発生する熱の一部は、金属基板１２へと伝導し、金属基板１２からの熱放射によってセパレータ１４に向かうが、放熱部材１５が遮熱板として機能し、セパレータ１４への熱伝達が放熱部材１５によって遮られる。尚、ＬＥＤ１３が発生する熱の他の一部は、金属基板１２からヒートシンク１１へと伝導し、該ヒートシンク１１の複数の放熱フィン１１Ｂから放熱される。

又、ＬＥＤ１３から出射する光の一部がセパレータ１４に吸収されて熱となっても、この熱は放熱部材１５の放熱作用によって周囲に放熱される。

従って、本発明に係る放熱構造によれば、セパレータ１４をＬＥＤ１３に近接配置しても、ＬＥＤ１３が発生する熱によるセパレータ１４の温度上昇が抑えられ、該セパレータ１４の溶損が防がれて所望の配光制御が安定的になされるという効果が得られる。因みに、本実施の形態では、セパレータ１４の最高温度をポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の耐熱温度である２３０℃以下の２０１℃まで下げることができた。

尚、本実施の形態では、セパレータ１４の前面と両側部を除く表面に放熱部材１５を被着する構成を採用したが、セパレータ１４のＬＥＤ１３から光を受ける面（後面）だけに放熱部材を被着するようにしても良い。

又、本実施の形態では、セパレータ１４を金属板から成る放熱部材１５で覆う構成を採用したが、この構成に代えてセパレータ１４の少なくともＬＥＤ１３から光を受ける面に銀ペースト、銅ペースト、アルミペースト等の熱伝導性の高い塗料を塗布しても、前記と同様の効果が得られる。

１ 車両用灯具ユニット
２ 投影レンズ
３ ベゼル
１０ 光源ユニット
１１ ヒートシンク
１１Ａ ヒートシンクのベース
１１Ｂ ヒートシンクの放熱フィン
１２ 金属基板
１３ ＬＥＤ（発光素子）
１３ａ ＬＥＤのセラミック基板
１３ｂ ＬＥＤチップ
１３ｃ ＬＥＤのガラス
１４ セパレータ
１４Ａ セパレータの取付ブラケット
１４ａ セパレータのネジ挿通孔
１４ｂ セパレータの開口部
１４ｃ セパレータの反射面
１４ｄ セパレータの上下面の前端縁
１５ 放熱部材
１５ａ 放熱部材の開口部
１５ｂ 放熱部材の上下面の前端縁
５０ ヘッドランプ
５１ ヘッドランプのハウジング
５２ ヘッドランプのアウタレンズ
５３ ヘッドランプのエクステンション
６０ すれ違い灯具ユニット
Ｓ 灯室
Ｘ 光軸

Claims (5)

1. 複数の放熱フィンが形成されたヒートシンクと、該ヒートシンクに取り付けられた基板に実装された複数の発光素子と、該発光素子の前方に近接配置されて発光素子からの光を個別に分割するセパレータを備える車両用灯具ユニットの放熱構造であって、
   前記セパレータの少なくとも前記発光素子から光を受ける面に放熱部材を設けたことを特徴とする車両用灯具ユニットの放熱構造。
2. 前記放熱部材を金属板で構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニットの放熱構造。
3. 前記セパレータは、前記発光素子からの光が入射する複数の開口部と、該開口部から入射した光を前方へ反射させる複数の反射面を備え、上下面の前端縁が円弧状に湾曲する凹曲面を成す光学部品であって、
   前記金属板に、前記セパレータの開口部と同数で同形状の開口部を形成したことを特徴とする請求項２記載の車両用灯具ユニットの放熱構造。
4. 前記セパレータの前面を及び前記反射面を除く面を前記金像板で覆ったことを特徴とする請求項３記載の車両用灯具ユニットの放熱構造。
5. 前記放熱部材として熱伝導率の高い塗料を前記セパレータの少なくとも前記発光素子から光を受ける面に塗布したことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具ユニットの放熱構造。
   

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