JP2015167072A - 車両用灯具及びヒートシンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源等の基台を兼ねたヒートシンクを備えた車両用灯具であって、放熱フィンの変形が起きにくく、放熱フィン同士の間隔のずれを抑えることができ、所定の放熱性を得ることができる車両用灯具及びヒートシンクの製造方法を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１０は、半導体型光源２２と、ヒートシンク２０とを有する。ヒートシンク２０は、半導体型光源２２を搭載する搭載部２１と、搭載部２１の車両後方側に連なる立壁部２３と、搭載部２１の車両下側から立壁部２３の車両後方側まで連続して車両幅方向に複数併設された断面略Ｌ字形の放熱フィン２４とを有する。そして、複数併設された放熱フィン２４は、放熱フィン２４の車両後方側端部で車両幅方向に連結された連結部２５を有する。このため、放熱フィン２４の変形が起きにくく、放熱フィン２４同士の間隔のずれを抑えることができ、所定の放熱性を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のヘッドランプ等の車両用灯具及び車両用灯具に設けられるヒートシンクの製造方法に関する。

従来、車両用灯具において光源等の基台を兼ねたヒートシンクを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された車両用灯具（ヘッドランプの灯具ユニット）は、半導体型光源と、半導体型光源から射出された光の一部を反射するリフレクタと、光を集光して灯具前方に向けて照射する投影レンズを有する。これら半導体型光源と、リフレクタと、投影レンズとは、ヒートシンクに集約的に配設されている。
ヒートシンクは、下面から背面に亘って断面略Ｌ字状に形成され車両幅方向に列設された複数の放熱フィンを有する。

特開２０１０−０８００７５号公報

前述したような従来の車両用灯具においては、ヒートシンクを製作する過程や車両用灯具に組付ける作業において、放熱フィンに余計な力がかかったりすると、放熱フィンが隣の放熱フィン側に倒れるような変形が起こる場合がある。
このような場合には、放熱フィン同士の間隔がずれることにより、放熱フィン同士の間に流れる空気の状態が不均一になって、設計通りの放熱効果が得られなくなる場合があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、光源等の基台を兼ねたヒートシンクを備えた車両用灯具であって、放熱フィンの変形が起きにくく、放熱フィン同士の間隔のずれを抑えることができ、所定の放熱性を得ることができる車両用灯具及びヒートシンクの製造方法を提供することを目的とする。

（１）本願発明に係る第１の態様は、車両用灯具であって、半導体型光源と、前記半導体型光源を搭載する搭載部と前記搭載部の車両後方側に連なる立壁部と前記搭載部の車両下側から前記立壁部の車両後方側まで連続して形成された断面略Ｌ字形の放熱フィンを車両幅方向に複数併設したヒートシンクと、を備え、 前記複数併設される前記放熱フィンは、前記放熱フィンの車両後方側端部で車両幅方向に連結された連結部を有することを特徴とする車両用灯具を提供する。

（２）上記（１）に記載の車両用灯具において、前記搭載部には、前記半導体型光源を取付ける取付構造が形成されているものであってもよい。

（３）上記（１）又は（２）に記載の車両用灯具において、前記搭載部より車両前方側に設けられるレンズを取付けるためのレンズホルダが前記ヒートシンクに一体形成されているものであっても良い。

（４）また、上記（１）から（３）のいずれかに記載の車両用灯具において、前記放熱フィン同士の間隔が６．０ｍｍ未満であり、前記放熱フィンの車両上下方向の先端厚みが１．０ｍｍ未満であってもよい。

（５）また、本願発明に係る第２の態様は、車両用灯具に用いるヒートシンクの製造方法であって、半導体型光源を搭載する搭載部と前記搭載部の車両後方側に連なる立壁部と前記搭載部の車両下側から前記立壁部の車両後方側まで連続して形成される断面略Ｌ字形の放熱フィンを車両幅方向に複数併設した形状を形成するための内部空間を形成するとともに、前記複数併設される前記放熱フィンの車両後方側端部となる部分に、前記車両後方側端部を車両幅方向に連結するように設けられたゲート口を有する型を用い、前記内部空間に前記ゲート口から溶融したヒートシンク用の材料を供給する工程と、前記立壁部よりも車両後方側となる前記放熱フィンの車両後方側端部が車両幅方向に連結された連結部を有するように、前記ゲート口で形成された部分の少なくとも一部を残すように切断する工程とを備えることを特徴とするヒートシンクの製造方法を提供する。

（６）上記（５）に記載のヒートシンクの製造方法において、前記型は、前記搭載部より車両前方側に設けられるレンズを取付けるためのレンズホルダを形成するためのレンズホルダの形状となる前記内部空間も形成しているものであってもよい。

（７）上記（５）又は（６）に記載のヒートシンクの製造方法において、前記内部空間は、前記放熱フィン同士の間隔が６．０ｍｍ未満であり、前記放熱フィンの車両上下方向の先端厚みが１．０ｍｍ未満となるように形成されているものであっても良い。

本発明は、放熱フィンの変形が起きにくく、放熱フィン同士の間隔のずれを抑えることができ、所定の放熱性を得ることができるという効果を有する車両用灯具及びヒートシンクの製造方法を提供できる。

本発明に係る実施形態の車両用灯具を後上方から見た斜視図である。 本発明に係る実施形態の車両用灯具を車両後方から見た背面図である。 本発明に係る実施形態の車両用灯具を車両前方から見た正面図である。 本発明に係るヒートシンクの製造に用いる型の内部空間を示す断面図である。 本発明に係るヒートシンクの製造方法を示す平面図である。 （Ａ）は図５中“ＶＩ”位置を拡大図した平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図４の“ＶＩＩ”位置を拡大図した図であり、湯の流れを示す図である。

以下、本発明に係る実施形態の車両用灯具について、図面を用いて説明する。
図１ないし図３に示すように、本発明に係る実施形態の車両用灯具１０は、例えば車両用ヘッドランプに用いることができる。
車両用灯具１０は、車両後方側にヒートシンク２０を有し、ヒートシンク２０の車両前方側にレンズホルダ４０を有しており、例えばアルミダイカスト鋳造により一体的に形成されている。

ヒートシンク２０は、中央部に車両取付時において略水平となる平面状の搭載部２１を有しており、搭載部２１の上面２１１には、取付構造３０を介して半導体型光源２２が搭載される。
半導体型光源２２は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機ＥＬおよび無機ＥＬを含むエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）など、半導体に電圧を印加することによって得られるルミネッセンスを利用した光源である。
取付構造３０は、例えばＬＥＤチップを実装するＬＥＤ基板の形状に合わせて設けられており、ＬＥＤ基板を支持する。

搭載部２１の車両後方側には、搭載部２１から車両上方に立ち上げられた立壁部２３が車両幅方向に沿って設けられている。
搭載部２１の下側及び立壁部２３の車両後方側には、断面略Ｌ字形をした板状の放熱フィン２４が複数枚所定間隔で設けられている。各放熱フィン２４の車両後方側端部には、高さ方向（上下方向）の略中央部に、車両幅方向に連結する連結部２５が設けられている。後述するが、連結部２５は、立壁部２３の下端部の車両後方側に対応する位置に設けられている。
放熱フィン２４は、後述するが、隣接する放熱フィン２４同士の間隔を６．０ｍｍ未満とし、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みを１．０ｍｍ未満とするのが望ましい。

なお、図１及び図３に示すように、搭載部２１の車両幅方向両外側には、放熱フィン２６が設けられており、さらに、搭載部２１の車両前方側にも放熱フィン２７が、放熱フィン２４と平行に設けられている。放熱フィン２７の上下方向の高さは、半導体型光源２２から図示しない投影レンズ（単に、レンズという場合もある。）の下方に向かう光を遮光する図示しないシェードによって、光が遮光される範囲内に収まるようにされており、放熱フィン２７に光が当たりグレア光が発生するのを抑制しつつ放熱効果を高めるようにしている。
また、搭載部２１の車両前方側端部には、車両幅方向の両外側に張り出す取付部２８と、下方に張り出す一対の取付部２９が設けられている。図３に示すように、取付部２８は取付孔２８１を有し、取付部２９は取付孔２９１を有している。

レンズホルダ４０は、円筒形状を呈しており、車両前方側に向かう取付空間４１を有する。
また、図３に示すように、レンズホルダ４０の取付空間４１の少し半導体型光源２２寄りの下部にも、放熱フィン４２が設けられている。放熱フィン４２は、ヒートシンク２０の放熱フィン２４と平行に複数枚設けられており、前述したシェードによって光が遮光されている範囲内に収まるように設けられ、放熱フィン４２に光が当たりグレア光が発生するのを抑制しつつ放熱効果を高めるようにしている。

本実施形態の車両用灯具１０は、例えばヘッドライト等に用いられる車両用灯具であり、半導体型光源２２を光源とし、その光源からの光を図示しないリフレクタで投影レンズに反射させるプロジェクタタイプの車両用灯具である。図示していないが、リフレクタは半導体型光源２２の光の出射方向（すなわち半導体型光源２２の上側）及び車両後方側を覆うように凹面の反射面を有しており、半導体型光源２２からの光を車両前方へ反射するようにヒートシンク２０に取り付けられる。リフレクタの第１焦点は、半導体型光源２２の発光中心若しくはその近傍に設けられ、リフレクタの第２焦点は、投影レンズの後方焦点若しくはその近傍に設けられる。

図示しない投影レンズは、レンズホルダ４０の取付空間４１に取り付けられる。投影レンズとしては、特に限定されないが一般的に非球面レンズが用いられる。また、投影レンズの下部に向かう光を遮光するシェード（図示せず）がリフレクタと投影レンズとの間に設けられる。具体的には、前述した放熱フィン２７の近傍位置（放熱フィン２７に近接する上方位置若しくは前方位置）にシェードが配置される。例えば、シェードはロービーム配光のカットオフラインを形成するように光を遮光する。

車両用灯具１０は、ランプハウジングとアウターレンズとで形成される灯室内に収容されており、ヒートシンク２０の取付部２８及び取付部２９をねじ等の締結具により車体に取り付けることにより取り付けられる。
上記構成の車両用灯具１０は、半導体型光源２２の発光時の熱が、取付構造３０を介してヒートシンク２０の搭載部２１に吸収され、各放熱フィン（放熱フィン２４、２６、２７、４２など）に伝達されて放熱される。

次に、ヒートシンク２０の製造方法について説明する。
アルミダイカスト鋳造によりヒートシンク２０を製造する場合、樹脂成形の場合と異なり、鋳造型に供給される湯（溶融したヒートシンク用の材料）は、水のように粘度が低く、そして、鋳造型に供給されると一瞬で固化する。
したがって、鋳造型の内部空間の形状並びに湯を供給するゲート口の位置や形状は瞬時に鋳造型の隅々まで湯が行き届くようにすることが重要となる。
図４は、鋳造型の内部空間５０を示した断面図である。具体的な鋳造型は、上下半割の型を合わせることで図４に示す内部空間５０を形成するものを用いている。なお、図４では、主に搭載部２１から車両後方側となる部分を形成する内部空間５０を示し、放熱フィン２４となる部分の空間と、搭載部２１及び立壁部２３となる部分の空間との境目を点線で示している。

図４に示されるように、図４の右側、つまり、放熱フィン２４の車両後方側端部となる部分にゲート口５１が設けられている。より具体的には、丁度、立壁部２３となる部分の下端部と略同じ高さの位置にゲート口５１が設けられている。後ほど説明するが、このゲート口５１から少し放熱フィン２４となる部分に入り込むように導入路５２が形成されている。

図５は、ヒートシンク２０を形成するための湯の供給部分であるゲート５３の状態を示す図であり、図５に一点鎖線ＶＩで示すゲート５３部分をより詳細に拡大した図が図６（Ａ）である。
図６（Ａ）に示すように、図４で示した導入路５２は、放熱フィン２４の車両後方側端部の範囲Ｄ（例えば２ｍｍ程度）だけ放熱フィン２４となる部分に入り込むように形成されており、車両幅方向に導入路５２が繋がるように形成されている。
なお、図６（Ａ）では、放熱フィン２４同士の間になる導入路５２の部分に入り込む湯の状態がわかるように斜線で示している。図６（Ａ）では、この導入路５２に入り込む湯の状態が車両前方側（図左側）で少しＲ形状になるように記載しているが、必ずしも、このようにしなければならないわけではなく、略直線状であっても問題ない。
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面を示したものである。図６（Ａ）、（Ｂ）に示すようにゲート口５１には、湯を供給するゲート５３が連結されている。
このゲート５３は、図６（Ａ）に示すように、放熱フィン２４の車両後方側から取り付けられ、放熱フィン２４の全幅Ｗ、つまり、車両幅方向に繋がるように形成されている導入路５２の全幅にわたって設けられている。但し、ゲート５３は、必ずしも放熱フィン２４の全幅Ｗと同じ幅を有する必要があるわけではなく、良好な湯の供給ができる幅があれば良い。

図７は、図４の一点鎖線ＶＩＩの部分を示した図であり、図７に示される矢印は、ゲート口５１から内部空間５０に湯が供給されている状態を示すものである。
図７に示されるように、ゲート口５１は、立壁部２３の下端となる部分と略同じ高さに設けられているので、ゲート口５１から供給された湯は、立壁部２３を形成するための壁面に当たり、湯が車両後方側（放熱フィン２４側）に跳ね返り、この跳ね返った湯が図７のＡ及びＢとして斜線で示す放熱フィン２４の車両後方側上端及び下端に行き渡り、湯が供給され難い図７のＡ及びＢの斜線で示す部分にも良好に供給することができる。

一方、ゲート口５１を図７に示される位置より上方に設けるようにしても、立壁部２３を形成するための壁面に湯が当たり、上述のような跳ね返りは起きるものの、湯自体は、図７に示されるように、車両前方側（図の左側）にも供給される必要があり、その車両前方側への湯の流れができにくくなる。また、ゲート口５１を図７に示される位置より下方に設けるようにすると、車両前方側へは湯を供給しやすくなるが、上述のような湯の跳ね返りが起きにくくなり、図７のＡ及びＢの斜線で示す部分に湯を供給し難くなる。
このことから、ゲート口５１は、立壁部２３の下端となる部分と略同じ高さに設けられるのが良好である。
また、湯の供給路を確保するという面だけを考えれば、導入路５２が立壁部２３を形成するための壁面の近傍まである方が湯の供給は行い易い。
しかしながら、そのようにすると、放熱フィン２４の上下方向の一部において、この導入路５２を流れる湯が放熱フィン２４の間を塞ぐような壁面を形成することになり、放熱フィン２４同士の間を流れる空気の流れを阻害し、放熱効果が低下する。
したがって、図６（Ａ）に示す導入路５２を設ける範囲Ｄは、放熱フィン２４の変形を抑制でき、放熱フィン２４同士の間を流れる空気の流れを阻害しない程度とすることが好ましい。

図７を参照して説明した通り、ゲート口５１の位置を立壁部２３の下端となる部分と略同じ高さに設けるようにし、放熱フィン２４の隅々まで湯が行き届くように考慮したので、放熱フィン２４同士の間隔を６．０ｍｍ未満のように、短い間隔で形成でき、一般的に１０ｍｍピッチで配置されるような放熱フィンと比較して、数多くの放熱フィン２４を設けることができる。また、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みも従来の１．３ｍｍ程度に比較して１．０ｍｍ未満と薄くすることができ、放熱フィン２４の冷えを良くして放熱効果を高くすることができる。したがって、放熱効果の高いヒートシンク２０を実現することが可能となる。

そして、図６（Ａ）、（Ｂ）にカットラインＣＴとして示す部分で切断を行い、余計な部分を切断し、図１に示されるヒートシンク２０が完成する。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示されるカットラインＣＴは、放熱フィン２４から約２ｍｍ程度離れた位置に設けられている。なお、必ずしも２ｍｍ程度離さなければならないわけではなく、放熱フィン２４と面一になる所でカットしても良く、また、放熱フィン２４からもう少し離れた位置（例えば４ｍｍ）であってもよく、見栄えとカット時の作業性等を考慮してカット位置（カットラインＣＴ）を決めればよい。
上記の通り、放熱フィン２４から少し離れた部分を切断するようにすれば、切断時に放熱フィン２４に余計な力が加わることなく、放熱フィン２４の変形等を抑制できるので、設計通りの放熱フィン２４の状態を保つように切断しやすい。
そして、このようにして形成された放熱フィン２４には、放熱フィン２４を車両幅方向に連結している部分が残り連結部２５となるので、この連結部２５が、車両用灯具にヒートシンクを組付ける作業などのときに、放熱フィン２４に余計な力がかかったような場合でも、放熱フィン２４が隣の放熱フィン２４側に倒れ込むように変形することを抑制する。

次に、本発明の車両用灯具１０の作用効果について説明する。
本発明に係る車両用灯具１０は、半導体型光源２２と、ヒートシンク２０とを有する。ヒートシンク２０は、半導体型光源２２を搭載する搭載部２１と、搭載部２１の車両後方側に連なる立壁部２３と、搭載部２１の車両下側から立壁部２３の車両後方側まで連続して車両幅方向に複数併設された断面略Ｌ字形の放熱フィン２４とを有する。
そして、複数併設された放熱フィン２４は、放熱フィン２４の車両後方側端部で車両幅方向に連結された連結部２５を有する。
このため、各放熱フィン２４は車両幅方向の移動が規制されているため変形が起きにくいので、取付け作業などの際に、余計な力がかかったりしても放熱フィン２４が隣の放熱フィン側に倒れるような変形が発生しにくい。したがって、放熱フィン２４が隣の放熱フィン２４側に倒れたりすることで、放熱フィン２４同士の間に流れる空気の状態が不均一になることが抑制され、設計通りの放熱効率が得られなくなるようなことがない。
また、半導体型光源２２は、取付構造３０を介して搭載部２１に取り付けられるので、容易に所定位置に取り付けることができる。

また、投影レンズを取付けるためのレンズホルダ４０が、ヒートシンク２０において搭載部２１より車両前方側に一体形成されているので、投影レンズを車両前方側に容易に取り付けることができるとともに、一体形成することにより、ヒートシンク２０と同じ材料からなるのでレンズホルダ４０自体も放熱効果を発揮する。

さらに、放熱フィン２４同士の間隔を６．０ｍｍ未満として多数設けるようにし、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みを１．０ｍｍ未満として放熱フィン２４の冷えを良くしたので高い放熱効果が得られる。加えて、放熱フィン２４の間の空気は、放熱フィンの放熱により温められるので、上昇気流となる。ここで、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みを薄くすることで、放熱フィン２４の下方から上方に流れる空気の導入側（下側）及び排出側（上側）の放熱フィン２４同士の間が広がり、放熱フィン２４同士の間への空気の流入が起きやすく、且つ、排出がしやすいようにされているのでより高い放熱効果を得ることが可能となる。

次に、本発明のヒートシンク２０の製造方法の作用効果について説明する。
鋳造型の内部空間５０は、半導体型光源２２を搭載する搭載部２１と、搭載部２１の車両後方側に連なる立壁部２３と、搭載部２１の車両下側から立壁部２３の車両後方側まで連続して車両幅方向に複数併設された断面略Ｌ字形の放熱フィン２４を形成するための空間を有するとともに、複数併設される放熱フィン２４の車両後方側端部となる部分に車両幅方向に連結するように設けられたゲート口５１を有する。
従って、ゲート口５１から湯（溶融したヒートシンク２０用の材料）を供給すると、各放熱フィン２４を形成する部分から内部空間に進んで、搭載部２１、立壁部２３、複数の放熱フィン２４を形成するとともに、放熱フィン２４の車両後方側端部に車両幅方向に連結された連結部２５を形成する。

そして、連結部２５を残すように、放熱フィン２４から少し離れた部分で切断を行い、余計な部分の切断を行うようにするので、切断時に放熱フィン２４に余計な力が加わることなく、放熱フィン２４の変形等を抑制できるので、設計通りの放熱フィン２４の状態を保つように切断しやすい。

また、鋳造型の内部空間５０は、搭載部２１より車両前方側に設けられ投影レンズを取付けるためのレンズホルダ４０を形成するための空間も有しているので、ヒートシンク２０と同じ材料からなるレンズホルダ４０をヒートシンク２０と一体で形成することができ、レンズホルダ４０自体も放熱部としての役目を果たし、放熱効果を高めることができる。

さらに、鋳造型の内部空間５０は、放熱フィン２４同士の間隔が６．０ｍｍ未満という小さい間隔で、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みが１．０ｍｍ未満と薄くなるように形成されている。
このため、間隔が小さい分、放熱フィン２４の枚数を多くすることができ、放熱効率が向上する。また、放熱フィン２４の車両上下方向の先端厚みを薄くしたので、放熱フィン２４の空気の導入側及び排出側の放熱フィン２４同士の間が広がり、放熱フィン同士の間への空気の導入及び排出が良好に行われ、放熱フィン２４を冷却する気流がスムーズに流れるので放熱効率が向上する。

本発明の車両用灯具及びヒートシンクの製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。

１０ 車両用灯具
２０ ヒートシンク
２１ 搭載部
２２ 半導体型光源
２３ 立壁部
２４ 放熱フィン
２５ 連結部
３０ 取付構造
４０ レンズホルダ
５０ 内部空間
５１ ゲート口

Claims (7)

1. 車両用灯具であって、
   半導体型光源と、
   前記半導体型光源を搭載する搭載部と前記搭載部の車両後方側に連なる立壁部と前記搭載部の車両下側から前記立壁部の車両後方側まで連続して形成された断面略Ｌ字形の放熱フィンを車両幅方向に複数併設したヒートシンクと、を備え、
   前記複数併設される前記放熱フィンは、前記放熱フィンの車両後方側端部で車両幅方向に連結された連結部を有することを特徴とする車両用灯具。
2. 前記搭載部には、前記半導体型光源を取付ける取付構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記搭載部より車両前方側に設けられるレンズを取付けるためのレンズホルダが前記ヒートシンクに一体形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記放熱フィン同士の間隔が６．０ｍｍ未満であり、前記放熱フィンの車両上下方向の先端厚みが１．０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用灯具。
5. 車両用灯具に用いるヒートシンクの製造方法であって、
   半導体型光源を搭載する搭載部と前記搭載部の車両後方側に連なる立壁部と前記搭載部の車両下側から前記立壁部の車両後方側まで連続して形成される断面略Ｌ字形の放熱フィンを車両幅方向に複数併設した形状を形成するための内部空間を形成するとともに、前記複数併設される前記放熱フィンの車両後方側端部となる部分に、前記車両後方側端部を車両幅方向に連結するように設けられたゲート口を有する型を用い、前記内部空間に前記ゲート口から溶融したヒートシンク用の材料を供給する工程と、
   前記立壁部よりも車両後方側となる前記放熱フィンの車両後方側端部が車両幅方向に連結された連結部を有するように、前記ゲート口で形成された部分の少なくとも一部を残すように切断する工程とを備えることを特徴とするヒートシンクの製造方法。
6. 前記型は、前記搭載部より車両前方側に設けられるレンズを取付けるためのレンズホルダを形成するためのレンズホルダの形状となる前記内部空間も形成していることを特徴とする請求項５に記載のヒートシンクの製造方法。
7. 前記内部空間は、前記放熱フィン同士の間隔が６．０ｍｍ未満であり、前記放熱フィンの車両上下方向の先端厚みが１．０ｍｍ未満となるように形成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のヒートシンクの製造方法。

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