JP2015090761A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両用灯具では、放熱効率を向上させることで問題がある。【解決手段】この発明は、半導体型光源２と、ヒートシンク部材５と、を備える。ヒートシンク部材５は、板部５０、５１、５２、５３、５４、５５と、複数枚のフィン部５６、５７と、から構成されている。第１水平板部５１には、半導体型光源２が実装されている。第１水平板部５１のうち半導体型光源２が実装されている部分には、その部分の厚さＴ１が他の部分の厚さＴ２よりも厚い肉厚部分５００が、設けられている。この結果、この発明は、放熱効率を向上させることができる。【選択図】 図１

Description

この発明は、半導体型光源と、放熱部材と、を備える車両用灯具に関するものである。

この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。従来の車両用灯具（特許文献１、特許文献２、特許文献３）は、半導体型光源（半導体発光素子、ＬＥＤモジュール、ＬＥＤ）と、放熱部材（内設シートシンク、ヒートシンク本体、放熱フィン部）と、を備えるものである。放熱部材は、一面に半導体型光源が実装されている板部（ベース部、受熱面、連結部）と、板部の他面に設けられている複数枚のフィン部（放熱フィン部、フィン、板部）と、から構成されている。

特開２０１１−１３４６３７号公報 特開２０１１−６１１５７号公報 特開２００８−４７３８５号公報

かかる車両用灯具においては、放熱部材を小型軽量化して全体を小型軽量化することが重要である。このために、従来の車両用灯具においては、放熱部材の板部の厚さを全体で一様の厚さもしくはほぼ一様の厚さにして、全体の小型軽量化を図っている。

そして、かかる車両用灯具においては、全体を小型軽量化することも重要であるが、この小型軽量化よりも、半導体型光源において発生する熱を放熱部材を介して外部に効率よく放出すること、すなわち、放熱効率を向上させることがさらに重要である。

ところが、かかる車両用灯具においては、放熱効率を向上させる手段が設けられていない。このために、従来の車両用灯具においては、放熱効率を向上させることで問題がある。

この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、放熱効率を向上させることで問題がある、という点にある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、半導体型光源と、放熱部材と、を備え、放熱部材が、一面に半導体型光源が実装されている板部と、板部の他面に設けられている複数枚のフィン部と、から構成されていて、板部のうち半導体型光源が実装されている部分には、その部分の厚さが他の部分の厚さよりも厚い肉厚部分が、設けられている、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、肉厚部分の半導体型光源に対して垂直もしくはほぼ垂直な断面形状が、半導体型光源を中心とする放射形状もしくはほぼ放射形状をなす、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、肉厚部分と他の部分との間が、傾斜している、ことを特徴とする。

この発明の車両用灯具は、放熱部材の板部のうち半導体型光源が実装されている部分には、その部分の厚さが他の部分の厚さよりも厚い肉厚部分が、設けられている。この肉厚部分は、他の部分よりも体積が大きいので、その分、熱抵抗が小さい。すなわち、熱伝導の効率が良い。このために、半導体型光源において発生する熱は、放熱部材の板部の一面から肉厚部分に効率よく伝導される。そして、肉厚部分に効率よく伝導された熱は、その肉厚部分から他の部分および複数枚のフィン部に伝導され、肉厚部分および他の部分および複数枚のフィン部の表面から外部（大気中）に対流および放射により放出される。このように、この発明の車両用灯具は、半導体型光源において発生する熱が放熱部材の板部の一面から肉厚部分に効率よく伝導されるので、半導体型光源において発生する熱を放熱部材を介して外部に効率よく放出することができる。すなわち、放熱効率を向上させることができる。

図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示すランプユニットの平面図である。 図２は、ランプユニットの縦断面図（図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図）である。 図３は、ランプユニットの縦断面図（図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図）である。

以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の１例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。図２において、投影レンズのハッチングを省略してある。この明細書において、前、後、上、下、左、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。

（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。

（車両用灯具１の説明）
図１において、符号１は、この実施形態における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、図１に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、投影レンズ３と、リフレクタ４と、放熱部材としてのヒートシンク部材５と、を備える。

前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。

（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、樹脂や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５には、前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４が取り付けられている。前記ヒートシンク部材５は、放熱部材と取付部材とを兼用する。前記ヒートシンク部材５は、板部５０と、複数枚の上フィン部５６および下フィン部５７と、から構成されている。

前記板部５０は、第１水平板部５１と、第２水平板部５２と、垂直板部５３と、リング板部５４と、斜め板部５５と、からなる。前記第１水平板部５１の前側と前記第２水平板部５２の後側との間には、前記垂直板部５３が一体に設けられている。前記第２水平板部５２の前側には、前記リング板部５４が一体に設けられている。前記第１水平板部５１の後側には、前記斜め板部５５が一体に設けられている。

前記第１水平板部５１の一面および前記斜め板部５５の一面には、複数枚の前記上フィン部５６が、前後方向にかつ平行もしくはほぼ平行に一体に設けられている。前記第２水平板部５２の一面および前記垂直板部５３の一面にも、複数枚の前記上フィン部５６が、前後方向にかつ平行もしくはほぼ平行に一体に設けられている。前記第１水平板部５１の他面および前記第２水平板部５２の他面および前記垂直板部５３の他面および前記斜め板部５５の他面には、複数枚この例では９枚の前記下フィン部５７が、前後方向にかつ平行もしくはほぼ平行に一体に設けられている。９枚の前記下フィン部５７は、図３に示すように、ほぼ左右対称の形状をなしている。

前記第１水平板部５１の中央部一面には、実装凸部５８と突起部５９とが一体に設けられている。前記実装凸部５８の上面には、前記半導体型光源２が実装されている。前記突起部５９には、前記リフレクタ４が当接されている。前記第１水平板部５１のうち前記半導体型光源２が実装されている部分（前記実装凸部５８を含む部分）には、前記部分の厚さＴ１が前記第１水平板部５１の他の部分の厚さＴ２よりも厚い肉厚部分５００が、設けられている。前記肉厚部分５００と前記第１水平板部５１の他の部分との間は、傾斜している。

前記肉厚部分５００の厚さＴ１は、この例では、約１０ｍｍであり、前記第１水平板部５１の他の部分の厚さＴ２は、この例では、約３〜４ｍｍである。すなわち、前記肉厚部５００の厚さＴ１は、前記第１水平板部５１の他の部分の厚さＴ２の約２．５〜３．３倍である。前記肉厚部５００の前後方向の長さ（前記第１水平板部５１の他の部分との間の傾斜を含まない長さ）は、この例では、約２０ｍｍである。前記肉厚部５００の左右方向の長さは、この例では、図３に示すように、中間の３枚の前記下フィン部５７の間の距離分である。

前記下フィン部５７の先端の厚さは、この例では、約１ｍｍである。前記下フィン部５７の深さ（高さ）は、この例では、約６０ｍｍである。前記下フィン部５７の金型の抜き度は、この例では、約１°である。このように、前記ヒートシンク部材５は、小型軽量化が図られている。

（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの耐熱性が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５の前記第１水平板部５１にスクリュー４２により取り付けられている。前記リフレクタ４は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状をなす。前記リフレクタ４の閉塞部分の凹内面には、回転楕円面（楕円）を基本（基調）とした自由曲面からなる主反射面（収束型反射面）４０と付加反射面４１とがそれぞれ設けられている。

前記主反射面４０は、自由曲面から構成されていて、第１焦点および第２焦点（もしくは第２焦線）および光軸を有する。前記主反射面４０は、前記半導体型光源２からの光の一部を反射光として前記投影レンズ３側に反射させるものである。前記付加反射面４１は、前記主反射面４０に対して前記投影レンズ３側に配置されている。前記付加反射面４１は、前記半導体型光源２からの光の一部を反射光として前記投影レンズ３側および図示していない金属板部材の付加反射面部側に反射させるものである。

（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２は、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源２は、光を放射する発光面を有する発光チップ（ＬＥＤチップ）を封止樹脂部材で封止したパッケージ（ＬＥＤパッケージ）から構成されている。前記パッケージは、基板に実装されている。前記基板に取り付けられているコネクタを介して前記発光チップには、電源（バッテリー）からの電流が回路などを介して供給される。

前記半導体型光源２は、前記ヒートシンク部材５の前記実装凸部５８に実装されていて、かつ、前記ヒートシンク部材５の前記第１水平板部５１にホルダ２０を介して取り付けられている。前記ホルダ２０は、前記ヒートシンク部材５の前記第１水平板部５１にスクリュー２１により取り付けられている。前記半導体型光源２の前記発光面は、前記リフレクタ４の前記主反射面４０の前記第１焦点もしくはその近傍に位置する。前記半導体型光源２の前記発光面は、前記リフレクタ４の前記主反射面４０および前記付加反射面４１に対向する。

（投影レンズ３の説明）
前記投影レンズ３は、たとえば、ＰＣ材、ＰＭＭＡ材、ＰＣＯ材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記半導体型光源２から放射される光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ３は、前記ヒートシンク部材５の前記リング板部５４に取り付けられている。なお、前記投影レンズ３は、前記リング板部５４の代わりに、前記ヒートシンク部材５と別個のホルダを使用して前記ヒートシンク部材５に取り付けても良い。

前記投影レンズ３は、前記半導体型光源２からの光であって、所定の配光パターンこの例ではロービーム配光パターンおよびその他の配光パターン（たとえば、付加配光パターン、オーバーヘッドサイン配光パターン、補助配光パターン）を、外部すなわち車両の前方に照射する。前記投影レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記投影レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記主反射面４０と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記主反射面４０に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。

前記投影レンズ３のレンズ焦点（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）は、前記主反射面４０の前記第２焦点に一致もしくはほぼ一致する。前記投影レンズ３と前記リフレクタ４および前記半導体型光源２との間には、光不透過部材としての金属板部材が配置されている場合がある。前記金属板部材は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記金属板部材は、前記半導体型光源２からの光であって前記リフレクタ４の前記主反射面４０で反射された前記反射光の一部をカットオフしカットオフされていない残りの反射光でロービーム配光パターンを形成したりするものである。また、前記金属板部材は、前記その他の配光パターンを形成したりもするものである。

（実施形態の作用の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

半導体型光源２を点灯発光させる。すると、半導体型光源２から放射された光の一部は、リフレクタ４の主反射面４０および付加反射面４１で投影レンズ３側に反射する。その反射光は、投影レンズ３を透過して、所定の配光パターンこの例ではロービーム配光パターンおよびその他の配光パターン（たとえば、付加配光パターン、オーバーヘッドサイン配光パターン、補助配光パターン）として、外部すなわち車両の前方に照射される。

一方、半導体型光源２において発生する熱は、ヒートシンク部材５を介して外部に放出される。すなわち、半導体型光源２において発生する熱は、ヒートシンク部材５の第１水平板部５１の実装凸部５８の上面から肉厚部分５００に伝導される。そして、肉厚部分５００に伝導された熱は、その肉厚部分５００から他の部分（第１水平板部５１の他の部分、垂直板部５３、第２水平板部５２、リング板部５４、斜め板部５５）および複数枚のフィン部（複数枚の上フィン部５６および９枚の下フィン部５７）に伝導される。肉厚部分５００に伝達された熱、および、肉厚部分５００から他の部分および複数枚のフィン部に伝達された熱は、肉厚部分５００および他の部分および複数枚のフィン部の表面から外部（大気中）に対流および放射により放出される。

（実施形態の効果の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施形態における車両用灯具１は、ヒートシンク部材５の板部５０のうち半導体型光源２が実装されている部分（第１水平板部５１、実装凸部５８）には、その部分の厚さＴ１が他の部分（第１水平板部５１の他の部分）の厚さＴ２よりも厚い肉厚部分５００が、設けられている。この肉厚部分５００は、他の部分よりも体積が大きいので、その分、熱抵抗が小さい。すなわち、熱伝導の効率が良い。このために、半導体型光源２において発生する熱は、ヒートシンク部材５の第１水平板部５１の実装凸部５８の上面から肉厚部分５００に効率よく伝導される。そして、肉厚部分５００に効率よく伝導された熱は、その肉厚部分５００から他の部分（第１水平板部５１の他の部分、垂直板部５３、第２水平板部５２、リング板部５４、斜め板部５５）および複数枚のフィン部（複数枚の上フィン部５６および９枚の下フィン部５７）に伝導される。肉厚部分５００に伝達された熱、および、肉厚部分５００から他の部分および複数枚のフィン部に伝達された熱は、肉厚部分５００および他の部分および複数枚のフィン部の表面から外部（大気中）に対流および放射により放出される。このように、この実施形態における車両用灯具１は、半導体型光源２において発生する熱がヒートシンク部材５の第１水平板部５１の実装凸部５８の上面から肉厚部分５００に効率よく伝導されるので、半導体型光源２において発生する熱をヒートシンク部材５を介して外部に効率よく放出することができる。すなわち、放熱効率を向上させることができる。

この実施形態における車両用灯具１は、ヒートシンク部材５の第１水平板部５１の一部を肉厚部分５００とするので、ヒートシンク部材５の重量が多少増加するが、ヒートシンク部材５の大きさがさほど変わらない。すなわち、放熱効率を向上させる一方、ヒートシンク部材５の小型軽量化を維持することができる。

この実施形態における車両用灯具１は、肉厚部分５００と第１水平板部５１の他の部分との間が傾斜している。このために、ヒートシンク部材５を金型成形する際に、溶融材料がスムーズに肉厚部分５００の成形空間中に圧入することができる。これにより、ヒートシンク部材５の金型成形が容易となり、製造効率が向上する。

（実施形態以外の例の説明）
なお、この実施形態においては、プロジェクタタイプの車両用灯具（ランプユニット）について説明するものである。ところが、この発明においては、プロジェクタタイプの車両用灯具以外の車両用灯具、たとえば、半導体型光源からの光をレンズ（投影レンズ）に直接入射出射させる直射タイプの車両用灯具（ランプユニット）、半導体型光源からの光を反射面で反射させ、その反射光をレンズを介して出射させる反射面（リフレクタ）タイプの車両用灯具（ランプユニット）などにも使用することができる。

また、この実施例においては、肉厚部分５００と第１水平板部５１の他の部分との間が傾斜しているものである。ところが、この発明においては、図２中の二点鎖線で示すように、肉厚部分５００の半導体型光源２に対して垂直もしくはほぼ垂直な断面形状が、半導体型光源２を中心とする放射形状もしくはほぼ放射形状をなすものであっても良い。

１ 車両用灯具
２ 半導体型光源
２０ ホルダ
２１ スクリュー
３ 投影レンズ
３０ 入射面
３１ 出射面
４ リフレクタ
４０ 主反射面
４１ 付加反射面
４２ スクリュー
５ ヒートシンク部材（放熱部材）
５０ 板部
５１ 第１水平板部
５２ 第２水平板部
５３ 垂直板部
５４ リング板部
５５ 斜め板部
５６ 上フィン部
５７ 下フィン部
５８ 実装凸部
５９ 突起部
５００ 肉厚部分
Ｔ１ 厚さ
Ｔ２ 厚さ

Claims (3)

1. 半導体型光源と、放熱部材と、を備え、
   前記放熱部材は、一面に前記半導体型光源が実装されている板部と、前記板部の他面に設けられている複数枚のフィン部と、から構成されていて、
   前記板部のうち前記半導体型光源が実装されている部分には、前記部分の厚さが他の部分の厚さよりも厚い肉厚部分が、設けられている、
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記肉厚部分の前記半導体型光源に対して垂直もしくはほぼ垂直な断面形状は、前記半導体型光源を中心とする放射形状もしくはほぼ放射形状をなす、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記肉厚部分と他の部分との間は、傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。

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