JP2021190374A - 車輌用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の駆動時におけるヒートシンクからの高い放熱効率を確保した上で車両用灯具の小型化を図る。【解決手段】車両用灯具１は、光源１９が搭載された回路基板１８と、放熱フィン１３を有し光源１９の駆動時に発生する熱を放出するヒートシンク９と、放熱フィンに１３沿って流動する冷却風を発生させるブロアファン１６とを備える。ブロアファン１６は、ヒートシンク９の内部に配置される。これにより、冷却風が放熱フィン１３に沿って流動されヒートシンク９から放出される熱がブロアファン１６によってヒートシンク９の外部へ放出されると共にブロアファン１６の配置スペースがヒートシンク９の内部に存在するため、光源１９の駆動時におけるヒートシンク９からの高い放熱効率を確保した上で小型化を図ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、光源の駆動時に発生する熱を放出するヒートシンクと冷却風を発生させるブロアファンとを備えた車輌用灯具についての技術分野に関する。

車輌用灯具には、例えば、カバーとランプハウジングによって構成された灯具外筐の内部に、光源の駆動時に発生する熱を放出するヒートシンクと冷却風を発生させる冷却ファンとが配置され、光源の温度上昇を抑制して光源の良好な駆動状態を確保する構成にされたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された車輌用灯具においては、ヒートシンクの前面に光源が搭載された回路基板が取り付けられ、ヒートシンクの側面に冷却ファンが取り付けられ、光源の駆動時に冷却ファンの駆動が行われる。

冷却ファンにより冷却風が発生し、発生した冷却風は側方へ向かいヒートシンクに設けられた放熱フィンに沿って流動される。従って、ヒートシンクが冷却風によって冷却されヒートシンクの放熱効率が向上し光源に対する冷却性能が高められる。

特開２０１７−２１２１００号公報

ところで、上記のような冷却ファンを有する車輌用灯具においては、冷却ファンによる冷却風によってヒートシンクが冷却されることによりヒートシンクの放熱効率が向上するが、灯具外筐の内部に冷却ファンを配置するための専用の空間が必要であり、その分、車輌用灯具が大型になってしまう。

一方、ヒートシンクの放熱効率を高めて光源の良好な駆動状態を確保するためには、冷却ファンによって生じる冷却風の流動が放熱フィンに沿って行われることが望ましい。

そこで、本発明車輌用灯具は、光源の駆動時におけるヒートシンクからの高い放熱効率を確保した上で小型化を図ることを目的とする。

第１に、本発明に係る車輌用灯具は、光源が搭載された回路基板と、放熱フィンを有し前記光源の駆動時に発生する熱を放出するヒートシンクと、前記放熱フィンに沿って流動する冷却風を発生させるブロアファンとを備え、前記ブロアファンが前記ヒートシンクの内部に配置されたものである。

これにより、冷却風が放熱フィンに沿って流動されヒートシンクから放出される熱がブロアファンによってヒートシンクの外部へ放出されると共にブロアファンの配置スペースがヒートシンクの内部に存在する。

第２に、上記した本発明に係る車輌用灯具においては、前記ヒートシンクに前記回路基板が取り付けられる基板取付部が設けられ、前記基板取付部を挟んだ前記光源の反対側の位置が光源背面位置とされ、前記光源背面位置に前記放熱フィンの一部が位置されると共に前記光源背面位置以外の位置に前記ブロアファンが配置されることが望ましい。

これにより、光源の駆動時に最も温度上昇が生じ易い光源背面位置に放熱フィンが存在する。

第３に、上記した本発明に係る車輌用灯具においては、前記放熱フィンは前記基板取付部から突出され前記基板取付部からの突出方向と厚み方向にともに直交する方向が長手方向にされ、前記放熱フィンが長手方向において分割された第１の部分と第２の部分を有し、前記ブロアファンは少なくとも一部が前記第１の部分と前記第２の部分の間に位置され、前記放熱フィンには前記基板取付部と前記第１の部分と前記第２の部分に連続された連結部が設けられることが望ましい。

これにより、光源の駆動時に発生する熱が連結部を介して第１の部分と第２の部分の間において伝達され放熱フィンの長手方向における両端部に熱が伝達され易くなる。

第４に、上記した本発明に係る車輌用灯具においては、前記放熱フィンが厚み方向に離隔して複数設けられ、前記連結部が前記複数の放熱フィンに跨がった状態で設けられることが望ましい。

これにより、光源の駆動時に発生する熱が連結部を介して第１の部分と第２の部分の間において伝達され放熱フィンの長手方向における両端部に熱が伝達され易くなると共に連結部を介して複数の放熱フィンの間において熱が伝達される。

第５に、上記した本発明に係る車輌用灯具においては、前記回路基板と前記ヒートシンクを有するランプユニットが複数配置され、前記複数のランプユニットのうち一つの前記ランプユニットに前記ブロアファンが設けられ、前記ヒートシンクに配置された前記ブロアファンから排気される冷却風が他のヒートシンクに吹き付けられることが望ましい。

これにより、一つのブロアファンによって発生する冷却風がヒートシンクとヒートシンクの冷却に用いられる。

本発明によれば、冷却風が放熱フィンに沿って流動されヒートシンクから放出される熱がブロアファンによってヒートシンクの外部へ放出されると共にブロアファンの配置スペースがヒートシンクの内部に存在するため、ヒートシンクの高い放熱効率を確保した上で小型化を図ることができる。

図２乃至図１２と共に本発明車輌用灯具の実施の形態を示すものであり、本図は、車輌用灯具の断面図である。 ヒートシンクとブロアファンの斜視図である。 ヒートシンクとブロアファンの背面図である。 冷却風の流動状態を示す斜視図である。 第１の変形例に係るヒートシンクの斜視図である。 第２の変形例に係るヒートシンクの斜視図である。 第３の変形例に係るヒートシンクの背面図である。 二つのランプユニットが配置された構成に対するヒートシンクの使用例を示す図である。 第４の変形例に係るヒートシンクの背面図である。 第４の変形例に係るヒートシンクの使用例を示す図である。 第５の変形例に係るヒートシンクの背面図である。 第５の変形例に係るヒートシンクの使用例を示す図である。

以下に、本発明車輌用灯具を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。

車輌用灯具１は、例えば、車輌用前照灯であり、車体の前端部における左右両端部に取り付けられて配置されている。尚、本発明車輌用灯具は、車輌用前照灯以外の他の各種の車輌用灯具に適用することができる。

車輌用灯具１は前端に開口を有するランプハウジング２とランプハウジング２の開口を閉塞するカバー３とを備えている（図１参照）。ランプハウジング２とカバー３によって灯具外筐４が構成され、灯具外筐４の内部空間が灯室５として形成されている。

灯室５にはランプユニット６が配置されている。ランプユニット６はレンズホルダー７と投影レンズ８とヒートシンク９と回路基板１０を有している。尚、ランプユニット６は、光を反射するリフレクターや光の一部を遮蔽するシェード等の他の部材を有していてもよい。

ランプユニット６はランプハウジング２に図示しない光軸調整機構を介して支持されている。従って、光軸調整機構を動作させることによりランプユニット６をランプハウジング２に対して上下方向又は左右方向へ傾動させて光の光軸調整（エイミング調整又はレベリング調整）を行うことが可能にされている。

レンズホルダー７は軸方向が前後方向にされた略円筒状の保持筒部７ａと保持筒部７ａからそれぞれ後方に突出された複数の脚部７ｂ（図１に一つの脚部７ｂのみを示す。）とを有している。

投影レンズ８はレンズホルダー７の保持筒部７ａに保持されている。投影レンズ８は後端部が保持筒部７ａに前側から取り付けられてレンズホルダー７に保持されている。

ヒートシンク９は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料によって形成されている。ヒートシンク９は前後方向を向く板状の基板取付部１０と基板取付部１０の上端部から後方に突出された上面部１１と基板取付部１０の下端部から後方に突出された下面部１２と基板取付部１０の上下方向における中間部からそれぞれ後方に突出された放熱フィン１３、１３とを有している（図１乃至図３参照）。尚、上面部１１と下面部１２も放熱フィンとして設けられていてもよい。

放熱フィン１３は、上下方向が厚み方向にされ、後方が基板取付部１０からの突出方向にされ、左右方向が長手方向にされている。放熱フィン１３、１３は上面部１１と下面部１２の間に位置され、上面部１１と下面部１２とともに上下に離隔して設けられている。尚、放熱フィン１３の数は任意である。

放熱フィン１３は左右に分割して設けられ、左右の一方が第１の部分１４として設けられ他方が第２の部分１５として設けられている。従って、放熱フィン１３の内部における第１の部分１４、１４と第２の部分１５、１５の間には、上面部１１と下面部１２と基板取付部１０によって囲まれた空間が形成され、この空間が配置空間９ａとされている（図３参照）。第１の部分１４と第２の部分１５の左右の幅は、例えば、同じにされており、配置空間９ａは、例えば、ヒートシンク９の左右方向における中央部に形成されている。

ヒートシンク９の配置空間９ａにはブロアファン１６が配置され（図１乃至図３参照）、ブロアファン１６は、例えば、基板取付部１０にネジ止め等によって取り付けられている。ブロアファン１６は箱状のケース部１７とケース部１７の内部に回転可能な状態で配置された図示しない回転駆動部とを有している。ケース部１７は、例えば、熱伝導性の高い金属材料によって左右に扁平な形状に形成され、厚み方向が左右方向にされている。

ブロアファン１６は厚み方向において空気を取り込んで厚み方向に直交する方向へ取り込んだ空気を送り出すことにより冷却風を発生させる。従って、ブロアファン１６は厚み方向における両面（左右両面）がそれぞれ吸気面１６ａ、１６ａとして形成され、四つの周面のうち一つの面、例えば、後面が排気面１６ｂとして形成されている。

ヒートシンク９における基板取付部１０の前面には回路基板１８が取り付けられている（図１参照）。回路基板１８は基板取付部１０の中央部に取り付けられ、回路基板１８の前面には光源１９が搭載されている。光源１９としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられている。光源１９の数は任意であり、図１には一つが回路基板１８の中央部に搭載された例を示している。

基板取付部１０の前面には回路基板１８の周囲の部分にレンズホルダー７の複数の脚部７ｂがネジ止め等によって取り付けられている。

上記のように構成された車輌用灯具１において、光源１９の駆動により光が前方へ向けて出射されると、出射された光は投影レンズ８を透過されて前方へ向けて照射される。

光源１９の駆動時には光源１９や回路基板１０の各回路パターン等から熱が発生する。光源１９等に発生した熱は一部を除きヒートシンク９に伝達され、ヒートシンク９の各部、特に、放熱フィン１３、１３から放出される。

このときブロアファン１６が駆動状態にされており、ブロアファン１６によって発生する冷却風が放熱フィン１３、１３の上下両面に沿って吸気面１６ａ、１６ａへ向けて流動される（図４に示す矢印Ｓ１参照）。従って、ヒートシンク９が冷却されてヒートシンク９からの高い放熱性が確保される。冷却風はブロアファン１６において吸気面１６ａ、１６ａから取り込まれ排気面１６ｂから後方へ向けて送り出される（図４に示す矢印Ｓ２参照）。

また、上記のように光源１９の駆動時には光源１９等から熱が発生するが、基板取付部１０にはケース部１７が金属材料によって形成されたブロアファン１６が取り付けられているため、光源１９等に発生した熱の一部がケース部１７にも伝達され、ケース部１７からも熱が放出される。従って、ヒートシンク９に加えてブロアファン１６からも放熱が行われ、光源１９に対する高い冷却性能を確保することができる。

以下に、ヒートシンクの変形例について説明する（図５乃至図７参照）。

第１の変形例に係るヒートシンク９Ａは第１の部分１４、１４と第２の部分１５、１５がそれぞれ連結部２０、２０によって連結されている（図５参照）。連結部２０は前端が基板取付部１０に連続され左右両端がそれぞれ第１の部分１４の前端部における側面と第２の部分１５の前端部における側面とに連続されている。ブロアファン１６は、例えば、連結部２０、２０に取り付けられて配置空間９ａに配置されている。

このようにヒートシンク９Ａには放熱フィン１３に基板取付部１０と第１の部分１４と第２の部分１５に連続された連結部２０が設けられている。

従って、光源１９の駆動時に発生する熱が連結部２０を介して第１の部分１４と第２の部分１５の間において伝達され放熱フィン１３の長手方向における両端部に熱が伝達され易くなるため、ブロアファン１６を配置するための配置空間９ａを確保した上で光源１９の駆動時における放熱効率の向上を図ることができる。

第２の変形例に係るヒートシンク９Ｂは第１の部分１４、１４と第２の部分１５、１５が連結部２１によって連結され、連結部２１が上面部１１の下面から下面部１２の上面までに亘る位置に設けられている（図６参照）。連結部２１は前端が基板取付部１０に連続され左右両端の各一部がそれぞれ第１の部分１４の前端部における側面と第２の部分１５の前端部における側面とに連続されている。ブロアファン１６は、例えば、連結部２１に取り付けられて配置空間９ａに配置されている。

このようにヒートシンク９Ｂは連結部２１が放熱フィン１３、１３に跨がった状態で設けられている。

従って、光源１９の駆動時に発生する熱が連結部２１を介して第１の部分１４と第２の部分１５の間において伝達され放熱フィン１３の長手方向における両端部に熱が伝達され易くなると共に連結部２１を介して複数の放熱フィン１３の間において熱が伝達されるため、ブロアファン１６を配置するための配置空間９ａを確保した上で光源１９の駆動時における一層の放熱効率の向上を図ることができる。

第３の変形例に係るヒートシンク９Ｃは配置空間９ａが左右方向における中央に対して左右にシフトした位置に形成されている（図７参照）。

上記したように、車輌用灯具１においては、回路基板１８が基板取付部１０の中央部に取り付けられ光源１９が回路基板１８の中央部に搭載されているため、光源１９が基板取付部１０の前面における中央部に位置されている。光源１９の駆動時において光源１９からの発熱量は大きいため、基板取付部１０の後面における中央部が最も高温になり易い部分である。

そこで、基板取付部１０を挟んで光源１９の反対側の位置を光源背面位置Ｐとしたとき、即ち、基板取付部１０と対向する背面において光源１０に対応する位置（光源１９に最も近い位置）に、ヒートシンク９Ｃにおいては、光源背面位置Ｐに放熱フィン１３、１３の各一部が位置されると共に光源背面位置Ｐ以外の位置にブロアファン１６が配置される構成にされている。

このように光源背面位置Ｐに放熱フィン１３、１３の各一部が位置されると共に光源背面位置Ｐ以外の位置にブロアファン１６が配置される構成にされることにより、光源１９の駆動時に最も温度上昇が生じ易い光源背面位置Ｐに放熱フィン１３、１３が存在するため、放熱効率の向上による光源１９に対する冷却効率の向上を図ることができる。

尚、第３の変形例に係るヒートシンク９Ｃにおいては、ブロアファン１６が左端部又は右端部に配置されていてもよい。この場合には、放熱フィン１３が第１の部分１４と第２の部分１５とに左右に分割して設けられる必要がなく、ブロアファン１６の右側又は左側の一方のみに放熱フィン１３が位置される。

尚、上記したヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃのようなブロアファン１６から冷却風が後方へ排気される構成においては、灯室５に二つのランプユニット６、６が配置されている構造において好適に使用することが可能である（図８参照）。

具体的には、ランプユニット６、６が左右に並んで配置され、一方のランプユニット６のヒートシンク９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）にブロアファン１６が配置され、他方のランプユニット６にはブロアファン１６が配置されていないヒートシンク９Ｘが設けられている構成において、ブロアファン１６から後方へ向けて送り出された冷却風が側方に回り込むようにして他方のランプユニット６におけるヒートシンク９Ｘに吹き付けられ、ヒートシンク９Ｘにおける放熱フィン１３、１３の上下両面に沿って流動されてヒートシンク９Ｘの冷却が行われる。

このようにヒートシンク９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）に配置されたブロアファン１６から排気される冷却風がヒートシンク９Ｘに吹き付けられることにより、一つのブロアファン１６によって発生する冷却風が二つのヒートシンク９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）とヒートシンク９Ｘの冷却に用いられるため、部品点数の削減を図った上で放熱効率の向上を図ることができる。

尚、ヒートシンク９Ｘにもブロアファン１６が配置されていてもよく、また、ヒートシンク９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）に配置されたブロアファン１６から排気される冷却風が他の二つ以上のヒートシンク９Ｘに吹き付けられる構成にされていてもよい。

第４の変形例に係るヒートシンク９Ｄは上面部１１におけるブロアファン１６の真上の位置に上下に貫通された排気孔１１ａが形成されている（図９参照）。ヒートシンク９Ｄの配置空間９ａに配置されたブロアファン１６は排気面１６ｂが上方を向く状態で基板取付部１０に取り付けられている。

従って、光源１９の駆動時には、ブロアファン１６によって発生する冷却風が放熱フィン１３、１３の上下両面に沿って吸気面１６ａへ向けて流動され（矢印Ｓ１）、吸気面１６ａから取り込まれた冷却風が排気面１６ｂから排気孔１１ａを介して上方へ向けて送り出される（矢印Ｓ２）。

上記のようなブロアファン１６から冷却風が上方へ排気される構成は、例えば、灯室５に二つのランプユニット６、６が上下に配置されている構造において好適に使用することが可能である（図１０参照）。

具体的には、上側のランプユニット６にはブロアファン１６が配置されていないヒートシンク９Ｘが設けられている構成において、下側のランプユニット６にヒートシンク９Ｄが設けられ、ブロアファン１６から上方へ向けて送り出された冷却風が上側のランプユニット６におけるヒートシンク９Ｘに吹き付けられてヒートシンク９Ｘの冷却が行われる。

このようにヒートシンク９Ｄに配置されたブロアファン１６から排気される冷却風が上側のヒートシンク９Ｘに吹き付けられることにより、一つのブロアファン１６によって発生する冷却風がヒートシンク９Ｄとヒートシンク９Ｘの冷却に用いられるため、部品点数の削減を図った上で放熱効率の向上を図ることができる。

尚、上側のヒートシンク９Ｘにもブロアファン１６が配置されていてもよく、また、ヒートシンク９Ｄに配置されたブロアファン１６から排気される冷却風が他の二つ以上のヒートシンク９Ｘに吹き付けられる構成にされていてもよい。

第５の変形例に係るヒートシンク９Ｅは下面部１２におけるブロアファン１６の真下の位置に上下に貫通された排気孔１２ａが形成されている（図１１参照）。ヒートシンク９Ｅの配置空間９ａに配置されたブロアファン１６は排気面１６ｂが下方を向く状態で基板取付部１０に取り付けられている。

従って、光源１９の駆動時には、ブロアファン１６によって発生する冷却風が放熱フィン１３、１３の上下両面に沿って吸気面１６ａへ向けて流動され（矢印Ｓ１）、吸気面１６ａから取り込まれた冷却風が排気面１６ｂから排気孔１２ａを介して下方へ向けて送り出される（矢印Ｓ２）。

上記のようなブロアファン１６から冷却風が下方へ排気される構成は、例えば、灯室５に二つのランプユニット６、６が上下に配置されている構造において好適に使用することが可能である（図１２参照）。

具体的には、下側のランプユニット６にはブロアファン１６が配置されていないヒートシンク９Ｘが設けられている構成において、上側のランプユニット６にヒートシンク９Ｅが設けられ、ブロアファン１６から下方へ向けて送り出された冷却風が下側のランプユニット６におけるヒートシンク９Ｘに吹き付けられてヒートシンク９Ｘの冷却が行われる。

このようにヒートシンク９Ｅに配置されたブロアファン１６から排気される冷却風が下側のヒートシンク９Ｘに吹き付けられることにより、一つのブロアファン１６によって発生する冷却風がヒートシンク９Ｅとヒートシンク９Ｘの冷却に用いられるため、部品点数の削減を図った上で放熱効率の向上を図ることができる。

尚、下側のヒートシンク９Ｘにもブロアファン１６が配置されていてもよく、また、ヒートシンク９Ｅに配置されたブロアファン１６から排気される冷却風が他の二つ以上のヒートシンク９Ｘに吹き付けられる構成にされていてもよい。

以上に記載した通り、車輌用灯具１にあっては、放熱フィン１３に沿って流動する冷却風を発生させるブロアファン１６を備え、ブロアファン１６がヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅの内部に配置されている。

従って、冷却風が放熱フィン１３に沿って流動されヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅから放出される熱がブロアファン１６によってヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅの外部へ放出されると共にブロアファン１６の配置スペースがヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅの内部に存在する。これにより、光源１９の駆動時におけるヒートシンク９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅからの高い放熱効率を確保した上で小型化を図ることができる。

１…車輌用灯具、６…ランプユニット、９…ヒートシンク、１０…基板取付部、１３…放熱フィン、１４…第１の部分、１５…第２の部分、１６…ブロアファン、１８…回路基板、１９…光源、９Ａ…ヒートシンク、２０…連結部、９Ｂ…ヒートシンク、２１…連結部、９Ｃ…ヒートシンク、９Ｄ…ヒートシンク、９Ｅ…ヒートシンク

Claims (5)

1. 光源が搭載された回路基板と、
   放熱フィンを有し前記光源の駆動時に発生する熱を放出するヒートシンクと、
   前記放熱フィンに沿って流動する冷却風を発生させるブロアファンとを備え、
   前記ブロアファンが前記ヒートシンクの内部に配置された
   車輌用灯具。
2. 前記ヒートシンクに前記回路基板が取り付けられる基板取付部が設けられ、
   前記基板取付部を挟んだ前記光源の反対側の位置が光源背面位置とされ、
   前記光源背面位置に前記放熱フィンの一部が位置されると共に前記光源背面位置以外の位置に前記ブロアファンが配置された
   請求項１に記載の車輌用灯具。
3. 前記放熱フィンは前記基板取付部から突出され前記基板取付部からの突出方向と厚み方向にともに直交する方向が長手方向にされ、
   前記放熱フィンが長手方向において分割された第１の部分と第２の部分を有し、
   前記ブロアファンは少なくとも一部が前記第１の部分と前記第２の部分の間に位置され、
   前記放熱フィンには前記基板取付部と前記第１の部分と前記第２の部分に連続された連結部が設けられた
   請求項２に記載の車輌用灯具。
4. 前記放熱フィンが厚み方向に離隔して複数設けられ、
   前記連結部が前記複数の放熱フィンに跨がった状態で設けられた
   請求項３に記載の車輌用灯具。
5. 前記回路基板と前記ヒートシンクを有するランプユニットが複数配置され、
   前記複数のランプユニットのうち一つの前記ランプユニットに前記ブロアファンが設けられ、
   前記ヒートシンクに配置された前記ブロアファンから排気される冷却風が他のヒートシンクに吹き付けられる
   請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の車輌用灯具。

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