JP2020021665A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を実現し、且つ放熱性能を向上させることができる車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、ヒートシンク１２と、ヒートシンク１２に配置された発光素子と、発光素子の上方に配置され、発光素子から出射される出射光を前方に反射させるリフレクタと、を備える。ヒートシンク１２は、発光素子を台座部２１に配置するベース部２２と、ベース部２２の裏面側に配置され、発光素子で生じる熱を放熱するフィン部２３と、を備える。ベース部２２の裏面が、台座部２１に対し傾斜しているものである。ヒートシンク１２は、ベース部２２の厚みが、発光素子の下方側の方がベース部２２の後方よりも厚いものである。【選択図】図４

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、光源として発光素子が用いられる車両用灯具が前照灯又は補助前照灯として使用されている（例えば、特許文献１参照）。このような車両用灯具は、発光素子と、リフレクタとを備え、発光素子がヒートシンクに搭載されている。車両用灯具は、発光素子の点灯により発生する熱をヒートシンクに放熱させることで、発光素子の熱による特性変化を抑制させている。ヒートシンクは、サイズが大きい方が放熱効果が高いため、比較的大きく成型され、全体的に肉厚形状になっている。

特開２００８−２８８１１３号公報

しかし、特許文献１に記載のような従来技術は、ヒートシンクのサイズが重量増大の要因となり、ヒートシンクの形状が下方からの対流を滞らせている。よって、特許文献１に記載のような従来技術では、軽量化を実現できず、且つ放熱性能も向上させることができない状況である。

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、軽量化を実現し、且つ放熱性能を向上させることができるようにするものである。

本開示の一側面である車両用灯具は、ヒートシンクと、前記ヒートシンクに配置された発光素子と、前記発光素子の上方に配置され、前記発光素子から出射される出射光を前方に反射させるリフレクタと、を備え、前記ヒートシンクは、前記発光素子を当該ヒートシンクの上面の台座部に配置するベース部と、前記ベース部の裏面側に配置され、前記発光素子で生じる熱を放熱するフィン部と、を備え、前記ベース部の裏面が、前記台座部に対し傾斜しているものである。

また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記ヒートシンクは、前記ベース部の厚みが、前記発光素子の下方側の方が前記ベース部の後方よりも厚いものである、ことが好ましい。

また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記ヒートシンクは、前記発光素子の中心から外側に向かう方向に沿って、前記発光素子が配置される面と同一面側に配置され、前記発光素子で生じる熱を伝達させる伝熱リブ、をさらに備える、ことが好ましい。

また、本開示の一側面である車両用灯具においては、前記フィン部は、板状のプレートフィンが、水平方向に沿って、一定間隔で配置された放熱フィン、を備え、前記ヒートシンクは、前記ベース部の裏面が前記発光素子の下方側の前後方向に延在し、前記放熱フィンの先端側が前記ベース部の裏面に沿って傾斜しているものである、ことが好ましい。

本開示の一側面によれば、軽量化を実現し、且つ放熱性能を向上させることができる。

本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。 本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の正面図である。 本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の上面図である。 本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の右側面図である。 本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の図２におけるＢ−Ｂ断面図である。 従来におけるヒートシンク１１２の正面図である。 従来におけるヒートシンク１１２の上面図である。 従来におけるヒートシンク１１２の右側面図である。 従来におけるヒートシンク１１２の図７におけるＡ−Ａ断面図である。 従来におけるヒートシンク１１２の図７におけるＢ−Ｂ断面図である。

以下、本開示を適用した車両用灯具の実施形態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本開示が限定されるものではない。

（概略構成）
図１は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。図２は、本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の正面図である。図３は、本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の上面図である。図４は、本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の右側面図である。図５は、本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の図２におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、本開示を適用した実施形態に係るヒートシンク１２の図２におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、図１は、車両用灯具の構成の理解を容易とすべく各構成を簡易な断面としつつレンズホルダ１６の一部を省略して示す。

車両用灯具は、自動車等の車両の前照灯を構成すべく用いられている。前照灯は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載され、開放された前端がアウターレンズで覆われたランプハウジングにより形成される灯室に車両用灯具が設けられて構成されている。車両用灯具は、上下方向用光軸調整機構及び左右方向用光軸調整機構を介して灯室に設けられ、車両の前方を適宜照射するものである。車両用灯具は、光源１１、ヒートシンク１２、リフレクタ１３、シェードユニット１４、投影レンズ１５、レンズホルダ１６及び冷却ファンユニット１７を備え、プロジェクタタイプの前照灯ユニットを構成している。車両用灯具は、シェードユニット１４を用いることで配光パターンの切り換えが可能とされているものである。

光源１１は、基板１１ａに発光ダイオードである発光素子１１ｂを搭載して構成されている。基板１１ａは、ヒートシンク１２の上面１２ａの台座部２１に配置され、且つその上から給電ホルダが取り付けられ、給電ホルダに設けられた端子に基板１１ａの端子が接続されて上面１２ａに固定されるものである。よって、ヒートシンク１２は、光源１１が設けられる台として機能する。つまり、発光素子１１ｂは、ヒートシンク１２に配置されるものである。したがって、光源１１は、給電ホルダを介して、点灯制御回路から電力が発光素子１１ｂに供給されて適宜点灯される。

ヒートシンク１２は、上面１２ａに設けられた光源１１で発生する熱を外部に逃がす放熱部材であって、ベース部２２と、フィン部２３とを備え、例えばダイカストで成型されている。ベース部２２は、詳細については後述するが、発光素子１１ｂをヒートシンク１２の上面１２ａの台座部２１に配置するものである。台座部２１に配置された発光素子１１ｂは、上から図示しない給電ホルダがネジ穴１２ｂ及びネジ穴１２ｃを利用してネジで取り付けられる。フィン部２３は、詳細については後述するが、ベース部２２の裏面側に配置され、発光素子１１ｂで生じる熱を放熱するものである。ヒートシンク１２は、図示しないブラケットを介して、ランプハウジングに上下左右に調整可能に保持される。ヒートシンク１２は、第１遮光片２７を備えている。第１遮光片２７は、上面１２ａの前側の端部が、部分的に突出されつつ幅方向に伸びて形成されたものである。第１遮光片２７は、ヒートシンク１２の前側の端部に位置することで、発光素子１１ｂからの直射光を遮光する。

リフレクタ１３は、発光素子１１ｂの上方に配置され、発光素子１１ｂから出射される出射光を前方の投影レンズ１５に反射させるものである。リフレクタ１３は、伝熱リブ２５に設けられているネジ穴２５ａに捻り込まれることで、ヒートシンク１２に位置決めされて固定される。なお、前方とは、車両の前方と同一方向であるものとする。以後の説明においても同様の意味で用いるものとする。

投影レンズ１５は、リフレクタ１３で反射された出射光を車両の前方へ投影し、リフレクタ１３と協働して配光パターンを形成するものである。投影レンズ１５は、レンズホルダ１６に支持されることで、光源１１及びリフレクタ１３に対して位置決めされている。シェードユニット１４は、投影レンズ１５によって投影される投影光の配光をロービーム配光パターンとハイビーム配光パターンとに切り換えるものである。シェードユニット１４は、ブラケット板３１と、配光の切り換えのために位置が変位されるシェード３２と、シェード３２の位置を変位させる駆動部としてのソレノイド３３と、ソレノイド３３の動作をシェード３２に伝達させるネジリコイルバネ５４とを備えている。ブラケット板３１は、回転軸３７を回転可能に支持するものである。シェード３２は、光源１１から出射された出射光の一部を遮光して配光パターンのカットオフラインを形成するものである。シェード３２は、回転基部４１に、薄板状の第１シェード部４２及び第２シェード部４３が取り付けられて構成されている。回転基部４１は、軸受片４４が設けられ、軸穴に回転軸３７が挿入されるものである。回転基部４１は、第１位置決め片４６と第２位置決め片４７と伝達片４８とを備えている。伝達片４８は、回転基部４１の幅方向の中央のＵ字形状に切り欠かれた箇所が折り曲げられて形成されるものである。開口部４９は、回転基部４１の幅方向の中央のＵ字形状に切り欠かれた箇所が折り曲げられる前の伝達片４８が存在した位置に形成されている。

第１シェード部４２は、回転基部４１の上部に取り付けられている。第２シェード部４３は、第１シェード部４２と一定の間隔を置いて第１シェード部４２に取り付けられている。シェード３２は、開口部４９の上方で光源１１側に突出されて形成された第２遮光片２８を備えている。第２遮光片２８は、第１シェード部４２の下端が折り曲げられて形成されるものである。第２遮光片２８は、リフレクタ１３の上部から回転軸３７及び開口部４９を通り、投影レンズ１５に至る経路上に位置するものである。ソレノイド３３は、コイル５１と、コイル５１を内蔵するヨーク５２と、ヨーク５２から進退されるプランジャ５３とを備え、ヨーク５２がブラケット板３１の前面に固定されて構成されている。プランジャ５３の先端部にはネジリコイルバネ５４の一端が取り付けられている。ネジリコイルバネ５４の他端は伝達片４８に取り付けられている。よって、コイル５１の通電及び非通電により進退されるプランジャ５３がシェード３２の位置を変位させる。

冷却ファンユニット１７は、ヒートシンク１２の下方に設けられ、直方体形状の枠体内に冷却ファンを回転自在に設けて構成されている。冷却ファンユニット１７は、光源１１が発光されると、モータの駆動により冷却ファンが回転し、対流Ｆ１を生じさせることで、ヒートシンク１２の下方を冷却し、光源１１が発生する熱による不具合を防止するものである。

（要部構成）
次に、ヒートシンク１２につき、具体的に説明する。ヒートシンク１２は、ベース部２２の裏面が、前方から後方に向かって上方に、台座部２１に対し傾斜しているものである。つまり、ベース部２２の裏面は、平面的な構成であって、且つ後方に向かうにつれ、上向きとなる傾斜が設けられている。よって、ヒートシンク１２は、ベース部２２の厚みが、発光素子１１ｂの下方側の方がベース部２２の後方よりも厚い。また、上記で説明したように、プロジェクタタイプの前照灯ユニットを構成する場合、ヒートシンク１２よりも前方には、シェード３２及び投影レンズ１５等が取り付けられる。仮に、ベース部２２の裏面が、後方から前方に向かって上方に傾斜していれば、冷却ファンユニット１７により生じる対流Ｆ１は、リフレクタ１３の内側であって、且つシェード３２が取り付けられている空間に流れ込むため、リフレクタ１３及びシェード３２により対流Ｆ１が妨げられる。しかし、ベース部２２の裏面を、前方から後方に向かって上方に傾斜している構成にすることで、対流Ｆ１は、ヒートシンク１２の下方からヒートシンク１２の裏面に沿ってリフレクタ１３に向かい、さらにリフレクタ１３の外側に沿っていくため、一方向に生じる。

ヒートシンク１２は、伝熱リブ２５を備えている。伝熱リブ２５は、発光素子１１ｂの中心から外側に向かう方向に沿って、発光素子１１ｂが配置される面と同一面側に配置されるものである。つまり、伝熱リブ２５は、発光素子１１ｂの中心から放射状であって且つ発光素子１１ｂの中心を通る直線状に配置されている。このような配置構成により、伝熱リブ２５は、発光素子１１ｂで生じる熱を発光素子１１ｂの外側に効率的に伝達させる。なお、伝熱リブ２５は、ベース部２２及びフィン部２３と共にダイカストで一体成型されるものである。

フィン部２３は、放熱フィン２３ａを備えている。放熱フィン２３ａは、板状のプレートフィンが、水平方向に沿って、一定間隔で配置されたものである。ヒートシンク１２は、ベース部２２の裏面が発光素子１１ｂの下方側の前後方向に延在し、放熱フィン２３ａの先端側がベース部２２の裏面に沿って傾斜している。このような構成により、ベース部２２の裏面側と、放熱フィン２３ａの先端側とが略平行となるため、金型による放熱フィン２３ａの高さ制限を考慮しつつ、放熱フィン２３ａの高さを成型可能な範囲の最大限の高さにとることができる。なお、放熱フィン２３ａの先端側における水平方向から上方に向かう傾斜角αは、５°以上傾いているのが好ましい。また、傾斜角αは、５〜２０°であればよく、１０〜１５°が最適な範囲である。

（作用効果）
次に従来例と比較しながら本実施形態における車両用灯具の作用効果について説明する。図７は、従来におけるヒートシンク１１２の正面図である。図８は、従来におけるヒートシンク１１２の上面図である。図９は、従来におけるヒートシンク１１２の右側面図である。図１０は、従来におけるヒートシンク１１２の図７におけるＡ−Ａ断面図である。図１１は、従来におけるヒートシンク１１２の図７におけるＢ−Ｂ断面図である。従来におけるヒートシンク１１２は、ベース部１２２及び放熱フィン１２３ａを含むフィン部１２３を備え、ベース部１２２には上面１１２ａに第１遮光片１２７も設けられている。また、上面１１２ａには第１遮光片１２７の他にも、台座部１２１、ネジ穴１１２ｂ、ネジ穴１１２ｃ及びネジ穴１２５ａが設けられている。このような構成においては、ベース部１２２の上面１１２ａとベース部１２２の裏面側とが水平に構成されている。よって、台座部１２１を設けると、全体的にサイズが大きくなるため、ベース部１２２の厚みは全体的に肉厚になる。したがって、ヒートシンク１１２の重量が大きくなるため、軽量化を実現することができない。また、ベース部１２２の下方から対流Ｆ１１を生じさせたとしても、ベース部１２２の前後方向のそれぞれに分かれて対流Ｆ１１が生じるため、リフレクタ１３の内側であって、且つシェード３２が取り付けられている空間に対流Ｆ１１の一部が流れ込む。この結果、対流Ｆ１１は滞りがちになるため、放熱性能は低下する。

そこで、本実施形態においては、ベース部２２の裏面が、台座部２１に対し傾斜しているものである。よって、ベース部２２の厚みは傾斜分だけ削減されるため、軽量化を実現することができる。また、対流Ｆ１の向きは、発光素子１１ｂで生じる熱の上昇気流と、ベース部２２の裏面の傾斜とにより、前方から後方に向かって上方に流れる向きとなる。よって、対流Ｆ１は、ベース部２２の前方から発光素子１１ｂの上方を経由してリフレクタ１３の内側の空間に引き込まれないため、リフレクタ１３等により対流Ｆ１が妨げられない。以上の説明から、車両用灯具は、軽量化を実現し、且つ放熱性能を向上させることができる。

また、本実施形態においては、ヒートシンク１２は、ベース部２２の厚みが、発光素子１１ｂの下方側の方がベース部２２の後方よりも厚いものである。よって、熱源となる発光素子１１ｂの下方側の熱容量が大きいため、発光素子１１ｂ周囲の温度上昇速度を遅らせることができる。したがって、発光素子１１ｂの熱による特性変化を抑制することができる。

また、本実施形態においては、伝熱リブ２５は、発光素子１１ｂの中心から外側に向かう方向に沿って、発光素子１１ｂが配置される面と同一面側に配置され、発光素子１１ｂで生じる熱を伝達させる。よって、発光素子１１ｂで生じる輻射熱を発光素子１１ｂの外側に伝導熱として効率的に伝達させることができる。したがって、発光素子１１ｂ周囲の温度を効率的にヒートシンク１２に伝えることができるため、発光素子１１ｂの温度上昇を抑制することができ、発光素子１１ｂの熱による発光効率低下などの特性変化を防止することができる。

また、本実施形態においては、放熱フィン２３ａの先端側がベース部２２の裏面に沿って傾斜しているものである。よって、金型による放熱フィン２３ａの高さ制限を考慮しつつ、放熱フィン２３ａの高さを最大限とることができる。したがって、成型可能な範囲で放熱フィン２３ａの放熱面積を最大限増加させることができるため、放熱効果を促進させることができる。

以上、本開示を適用した車両用灯具を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、放熱フィン２３ａが板状のプレートフィンから構成される一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、放熱フィン２３ａは、コルゲートフィンから構成されるものであってもよい。

また、例えば、冷却ファンユニット１７が設けられ、冷却ファンユニット１７から供給される風量を用いた強制対流により対流Ｆ１を生じさせる一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、冷却ファンユニット１７が設けられていなくても、自然対流により対流Ｆ１を生じさせてもよい。

また、例えば、ベース部２２の裏面が平面的な構成で傾斜が設けられている一例について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、ベース部２２の裏面が曲面的な構成で傾斜が設けられてもよい。つまり、ベース部２２の裏面は、全体として前方から後方に向かって上方に傾斜しているものであればよく、一部が異なる形状であってもよい。

１１ 光源、１１ａ 基板、１１ｂ 発光素子
１２，１１２ ヒートシンク、１２ａ，１１２ａ 上面
１２ｂ，１２ｃ，１１２ｂ，１１２ｃ ネジ穴
１３ リフレクタ
１４ シェードユニット、１５ 投影レンズ、１６ レンズホルダ
１７ 冷却ファンユニット
２１，１２１ 台座部、２２，１２２ ベース部、２３，１２３ フィン部
２３ａ，１２３ａ 放熱フィン
２５ 伝熱リブ、２５ａ，１２５ａ ネジ穴
２７，１２７ 第１遮光片、２８ 第２遮光片
３１ ブラケット板、３２ シェード、３３ ソレノイド
３７ 回転軸、４１ 回転基部、４２ 第１シェード部、４３ 第２シェード部
４４ 軸受片、４６ 第１位置決め片、４７ 第２位置決め片、４８ 伝達片
４９ 開口部、５１ コイル、５２ ヨーク、５３ プランジャ
５４ ネジリコイルバネ
Ｆ１，Ｆ１１ 対流、α 傾斜角

Claims (4)

1. ヒートシンクと、
   前記ヒートシンクに配置された発光素子と、
   前記発光素子の上方に配置され、前記発光素子から出射される出射光を前方に反射させるリフレクタと、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、
   前記発光素子を当該ヒートシンクの上面の台座部に配置するベース部と、
   前記ベース部の裏面側に配置され、前記発光素子で生じる熱を放熱するフィン部と、
   を備え、
   前記ベース部の裏面が、前記台座部に対し傾斜しているものである、
   車両用灯具。
2. 前記ヒートシンクは、
   前記ベース部の厚みが、前記発光素子の下方側の方が前記ベース部の後方よりも厚いものである、
   請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記ヒートシンクは、
   前記発光素子の中心から外側に向かう方向に沿って、前記発光素子が配置される面と同一面側に配置され、前記発光素子で生じる熱を伝達させる伝熱リブ、
   をさらに備える、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記フィン部は、
   板状のプレートフィンが、水平方向に沿って、一定間隔で配置された放熱フィン、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、
   前記ベース部の裏面が前記発光素子の下方側の前後方向に延在し、
   前記放熱フィンの先端側が前記ベース部の裏面に沿って傾斜しているものである、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。

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