JP4739977B2

JP4739977B2 - 車両用ｌｅｄ灯具

Info

Publication number: JP4739977B2
Application number: JP2006042729A
Authority: JP
Inventors: 真樹高瀬; 理之長澤
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP2007220619A

Description

本発明はＬＥＤを光源とする車両用ＬＥＤ灯具に関する。

発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）は温度上昇によって発光効率が低下するという特性を有している。ＬＥＤの温度上昇の要因は、ＬＥＤの点灯時の自己発熱や高温環境下に晒された場合等が考えられる。

一方、ＬＥＤは各種ランプに比較して一般的に小型、低消費電力、長寿命等の利点を有しており、従来この利点を利用してハイマウントストップランプ、ストップアンドテールランプ、方向指示灯等の車両用灯具の光源として使用され、近年ではＬＥＤを光源とする車両用前照灯の提案・開発もなされている。

車両用灯具は一般的に前面レンズとハウジングとによって灯室が形成されており、その灯室内に光源となるＬＥＤが支持されている。そこでＬＥＤを点灯すると、ＬＥＤの自己発熱によってＬＥＤ自体の温度が上昇し、その結果ＬＥＤの発光効率が低下することによって灯具の照射光量が低減すると共に、極端な場合には灯具に要求される配光性能や配光規格を満足しなくなる可能性も有している。

そこで、上記問題の発生を抑制するような車両用前照灯の提案がなされている。それは図３に示すように、透明カバー５１と、ランプボディ５２と、鉛直パネル部５３、ユニット支持部５４及びヒートシンク部５５が一体化された支持ブラケット５６と、ソケットカバー５７とで車両用前照灯５０の灯室５８を形成し、前照灯５０の灯室５８内には支持ブラケット５６の鉛直パネル部５３及びユニット支持部５４が位置し、ヒートシンク部５５は前照灯５０の灯室５８外に延出している。

そして、前照灯５０の灯室５８内に位置した支持ブラケット５６のユニット支持部５４には半導体発光素子５９とリフレクタ６０と光制御部材６１とが固定され、光制御部材６１は投影レンズ６２を支持している。

上記構成の、半導体発光素子５９を光源とする車両用前照灯５０においては、半導体発光素子５９の点灯時の自己発熱は、熱の良導体である材料によって形成された支持ブラケット５６のユニット支持部５４からヒートシンク部５５まで伝導されて移動し、ヒートシンク部５５で灯室５８外に放散される。これにより、半導体発光素子５９点灯時の半導体発光素子５９自体の温度上昇を抑制するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１４１９１７号公報

上記従来の車両用前照灯５０においては、半導体発光素子５９で発生した熱のほとんどは該半導体発光素子５９が載設された支持ブラケット５６のユニット支持部５４からヒートシンク部５５まで伝導されてヒートシンク部５５で灯室５８外に放散される。

ところで、ヒートシンク部５５は、ヒートシンク部５５の外気（空気）と接する部分の全表面の放熱面積が大きいほど放熱効率が高くなり、放熱効果も良好となる。換言すると、ヒートシンク部５５の大きさが放熱効率に関係することになるが、従来の車両用前照灯５０の場合、ソケットカバー５７があることによってヒートシンク部５５の配置範囲が該ソケットカバー５７によって限定されることになる。そのため、ヒートシンク部５５の大きさに制約が加わるために十分な放熱効率が得られないものとなっている。

また、たとえソケットカバー５７が不要であったとしても、車両用前照灯５０の取付け空間の制約のために、十分な放熱効率が得られるほどのヒートシンク部５５の寸法の設計自由度が確保できるかどうかは疑問である。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ＬＥＤを光源とする車両用ＬＥＤ灯具において、設計自由度が確保できると共に、ＬＥＤの自己発熱の放熱性を高めることによってＬＥＤの温度上昇を抑制し、よってＬＥＤの発光効率の低下が低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる車両用ＬＥＤ灯具を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、少なくとも前面レンズと、ハウジングと、背面カバーとによって灯室が形成され、少なくとも１つのＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された光の光路を制御する光学系と、一部に前記ＬＥＤ光源が載設された第一のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットが前記灯室の内部に配設され、第二のヒートシンク部が前記灯室の外部に配設され、前記第一のヒートシンク部と前記第二のヒートシンク部とが前記背面カバーを挟んでボルトにより一体化され、前記第一のヒートシンク部、前記第二のヒートシンク部及び前記背面カバーのそれぞれは熱の良導体である材料によって形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記ＬＥＤ光源はＬＥＤチップ及びＬＥＤチップを備えたＬＥＤ装置のいずれか一方であることを特徴とするものである。

本発明の車両用ＬＥＤ灯具は、少なくとも前面レンズと、ハウジングと、背面カバーとによって灯室を形成し、少なくとも１つのＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された光の光路を制御する光学系と、一部に前記ＬＥＤ光源が載設された第一のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットを灯室の内部に配設し、第二のヒートシンク部を灯室の外部に配設し、第一のヒートシンク部と第二のヒートシンク部とを前記背面カバーを挟んで一体化した。

そして、ＬＥＤ光源で発生した熱が、第一のヒートシンク部及び背面カバーを順次経て第二のヒートシンク部から灯室の外部に放散される熱の流路と、第一のヒートシンク部から灯室内に放散されて前面レンズ内を伝導されて灯室の外部に放散される熱の流路の２系統の流路を設けるようにした。

その結果、ＬＥＤ光源で発生して第二のヒートシンク部から灯室外に放散される熱エネルギーの量が制約されたとしても、灯室内からハウジングを介して灯室外に放散される熱エネルギーが存在するために、灯具全体としての放熱効率を十分確保することが可能となり、ＬＥＤ光源の温度上昇を抑制することによってＬＥＤ光源の発光効率の低下が低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。

よって、灯具全体としての放熱効率を確保しながら第二のヒートシンク部の寸法を小さくすることができ、灯具の取付け空間に制約が加えられたとしても放熱性能を維持しながら寸法の設計自由度を確保することが可能となった。

以下、この発明の好適な実施形態を図１及び図２を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は本発明の車両用ＬＥＤ灯具に係わる実施形態を示す断面図である。本実施形態は、主に前面レンズ１、ハウジング２及び背面カバー３の３つの部材によって灯室４が形成されている。前面レンズ１とハウジング２は、ハウジング２の一方の前面開口端部に設けられたシール溝部５に前面レンズ１の周端に設けられたシール脚部６を挿入し、シール溝部５とシール脚部６との隙間に弾性シール材７を充填した状態で係止されている。

なお、本実施形態においては、ハウジング側にシール溝部、前面レンズ側にシール脚部が設けられているが、前面レンズ側にシール溝部、ハウジング側にシール脚部を設けてもよいし、前面レンズとハウジングとでシール効果を有する係止部が構成されるのであれば、両者の係止部の構造、係止手段等については特に限定されるものではない。

ハウジング２と背面カバー３とは柔軟性を有する材料で形成されたカバーホルダ８で支持されている。

灯室４内には灯具ユニット９が支持されており、該灯具ユニット９にはＬＥＤ光源１０が載設されたマウント部１１を有する第一のヒートシンク部１２と、リフレクタ１３と、遮蔽体１４と、レンズホルダ１５と、投影レンズ１６とが備えられている。

また、灯室４外には第二のヒートシンク部１７が配設されており、灯室４内に支持された灯具ユニット９の第一のヒートシンク部１２と灯室４外に配設された第二のヒートシンク部１７とが背面カバー３を挟んで固定ネジを介して一体に固定されている。

上記構成の車両用ＬＥＤ灯具は、ＬＥＤ光源１０を点灯すると、ＬＥＤ光源１０から出射された光がリフレクタ１３と、遮蔽体１４と、レンズホルダ１５と、投影レンズ１６とで構成された光学系を介して前面レンズ１から車両用ＬＥＤ灯具の前方に照射される。

それと共に、「背景技術」に記載したように、ＬＥＤ光源１０は点灯時に自己発熱し、その自己発熱によってＬＥＤ自体の温度が上昇することになり、ＬＥＤの発光効率の低下に起因して灯具の照射光量が低減することになる。

そこで、本発明においては、ＬＥＤ光源の点灯時の温度上昇を抑制する手段が施されているので、図２に基づいて詳細に説明する。

まず、ＬＥＤ光源１０が点灯するとＬＥＤ光源１０で発生した熱は第一のヒートシンク部１２から延びてＬＥＤ光源１０が載設されたマウント部１１に移動する。第一のヒートシンク部１２は熱の良導体である材料によって形成されており、ＬＥＤ光源１０からマウマウント部１１に移動した熱はマウント部１１内部を伝導されて第一のヒートシンク部１２に移動する。

第一のヒートシンク部１２は、互いに所定の間隔をおいて平行に配置された複数の放熱フィン１９を備えており、第一のヒートシンク部１２に移動した熱は各放熱フィン１９内部を伝導されて第一のヒートシンク部１２の端部に到達し、第一のヒートシンク部１２の端部と背面カバー３の一方の面との接触界面２０を介して背面カバー３に移動する。

背面カバー３も熱の良導体である材料で形成されており、背面カバー３の一方の面から背面カバー３内に移った熱は背面カバー３内部を伝導されて背面カバー３の他方の面に到達し、背面カバー３の他方の面と第二のヒートシンク部１７の端部との接触界面２１を介して第二のヒートシンク部１７に移動する。

第二のヒートシンク部１７も熱の良導体である材料で形成されていると共に、互いに所定の間隔をおいて平行に配置された複数の放熱フィン２２を備えており、接触界面２１を介して第二のヒートシンク部１７内に移った熱は、各放熱フィン２２の内部を伝導されて夫々の放熱フィン２２の表面に到達する。

夫々の放熱フィン２２の表面に到達した熱は、該表面近傍の空気に熱伝達されて移動し、空気を媒体として大気中に放散される。

以上、本発明の車両用ＬＥＤ灯具の構成において、ＬＥＤ光源１０で発生して灯室４外に配設された第二のヒートシンク部１７の放熱フィン２２の全表面から大気中に放散されるまでの熱の流れについて説明してきたが、その他に、ＬＥＤ光源１０で発生して第一のヒートシンク部１２に移動した熱のうちの一部は、第一のヒートシンク部１２の放熱フィン１９の全表面から近傍の空気へ熱伝達されて灯室４内に放散される。

ところで、車両に搭載した灯具は、一般的に前面レンズを介して車外の大気と境界面を形成しており、灯室４内と灯室４外とに温度差が生じると、熱平衡状態を維持するために熱は前面レンズ内を伝導されて高温側から低温側に向かって移動する。そこで上記の場合、灯室４内は灯室４外の大気２３に対して高温状態となっており、灯室４内の熱は前面レンズ１内を伝導されて灯室４外の前記前面レンズ１近傍の空気へ移動し、空気を介して大気２３中に放散される。

つまり、ＬＥＤ光源１０で発生して第一のヒートシンク部１２に移動し、第一のヒートシンク部１２の放熱フィン１９の全表面から近傍の空気へ熱伝達されて灯室４内に放散された熱が、前面レンズ１を介して車外の大気２３中に放散されることになり、よって良好な放熱効果を発揮することになる。

上述のように、本発明の車両用ＬＥＤ灯具は、ＬＥＤ光源１０の点灯時に発生して第二のヒートシンク部１７に移動した自己発熱及び灯室４内に放散された自己発熱を、夫々第二のヒートシンク部１７の放熱フィン２２の全表面及び前面レンズ１を介して灯室４外に放散させることによって、放熱効果を得るようにした。

その結果、ＬＥＤ光源で発生して第二のヒートシンク部１７の放熱フィン２２から灯室４外に放散される熱エネルギーの量が制約されたとしても、灯室４内からハウジング１を介して灯室４外に放散される熱エネルギーが存在するために、灯具全体としての放熱効率を十分確保することが可能となり、ＬＥＤ光源１０の温度上昇を抑制することによってＬＥＤ光源１０の発光効率の低下が低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。

そこで、灯具全体としての放熱効率を確保しながら第二のヒートシンク部１７の寸法を小さくすることができ、灯具の取付け空間に制約が加えられたとしても寸法の設計自由度を確保することが可能となる。

なお、第一のヒートシンク部及び第二のヒートシンク部の夫々に形成された放熱フィンの形状、寸法は、配設可能なスペース、放熱効率などの諸々の条件を考慮して設定される。

また、ＬＥＤ光源はＬＥＤのベアチップ（ＬＥＤチップ）でもよいし、ＬＥＤチップを実装したＬＥＤ装置でもよい。

本発明の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。同じく、本発明の車両用ＬＥＤ灯具の熱移動の過程を示す参考図である。従来の車両用灯具の断面図である。

符号の説明

１前面レンズ
２ハウジング
３背面カバー
４灯室
５シール溝部
６シール脚部
７シール材
８カバーホルダ
９灯具ユニット
１０ＬＥＤ光源
１１マウント部
１２第一のヒートシンク部
１３リフレクタ
１４遮光体
１５レンズホルダ
１６投影レンズ
１７第二のヒートシンク部
１８固定ネジ
１９放熱フィン
２０接触界面
２１接触界面
２２放熱フィン
２３大気

Claims

少なくとも前面レンズと、ハウジングと、背面カバーとによって灯室が形成され、少なくとも１つのＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から出射された光の光路を制御する光学系と、一部に前記ＬＥＤ光源が載設された第一のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットが前記灯室の内部に配設され、
第二のヒートシンク部が前記灯室の外部に配設され、
前記第一のヒートシンク部と前記第二のヒートシンク部とが前記背面カバーを挟んでボルトにより一体化され、
前記第一のヒートシンク部、前記第二のヒートシンク部及び前記背面カバーのそれぞれは熱の良導体である材料によって形成されていることを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。
前記ＬＥＤ光源はＬＥＤチップ及びＬＥＤチップを備えたＬＥＤ装置のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の車両用ＬＥＤ灯具。