JP4992111B2

JP4992111B2 - 車両用灯具

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Publication number: JP4992111B2
Application number: JP2007244284A
Authority: JP
Inventors: 雄治安田
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: US7985013B2; US20090080211A1; EP2039992B1; EP2039992A1; JP2009076323A; CN101392882A

Description

本発明は、半導体発光素子（以下、ＬＥＤと云う。）を光源とする前照灯等の放熱構造を備えた車両用灯具に関する。

従来の車両用灯具の一例として、アウターハウジングの内側に通風路を設けて、その通風路に送風ファンを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４に示すように、上記特許文献１に開示された車両用灯具７０は、光源であるＬＥＤ７１に、ＬＥＤ７１からの熱が伝わるように形成されたアウターレンズ加熱部７２を取り付けている。そして、アウターレンズ７３が固定されたアウターハウジング７４の内側に通風路７５を設け、アウターレンズ加熱部７２をアウターレンズ７３近傍の通風路７５内に位置させている。これにより、アウターレンズ加熱部７２に伝わったＬＥＤ７１の発光時の熱を通風路７５内に配置した送風ファン７６で放熱させるようにしている。

また、従来の車両用灯具の他の一例として、冷却装置を有するハウジングと、可動板に取り付けられたＬＥＤと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、図５に示すように、上記特許文献２に開示された車両用灯具８０は、ＬＥＤ８１を可動板８２に取り付けて方向の制御を行い、ハウジング８３に備えた固定放熱器８４を自動車の冷たい箇所付近に配置させている。そして、可動放熱器８５をＬＥＤ８１の近傍に取り付けて、対流発生手段８６によって固定放熱器８４と可動放熱器８５との間に強制的な対流を発生させるようにしている。

特開２００６−２９４２６３号公報特開２００６−３３２０５２号公報

ところが、上記特許文献１に開示された車両用灯具７０では、高温になると発光効率が低下するＬＥＤ７１の熱をアウターレンズ加熱部７２によってＬＥＤ７１から離れた通風路７５内で冷却させるようにしているため、放熱性を向上させるのが難しかった。

また、アウターレンズ７３に対しては、通風路７５で冷却されたアウターレンズ加熱部７２の温度しか与えられないので、アウターレンズ７３の融雪性を向上させるのが難しかった。

一方、上記特許文献２に開示された車両用灯具８０では、対流発生手段８６がハウジング８３内に外気を導入しているため、外気に混入されている塵埃等も導入してしまい、光度特性が低下する虞があった。

本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、内部対流による融雪性を向上させるとともに、放熱性を向上させることができる車両用灯具を提供することにある。

本発明の車両用灯具に係る上記目的は、
ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットを備えた車両用灯具であって、
前記灯室内外を貫通するように前記ランプボディに取り付けられた金属製の伝熱部材と、
送風方向を前記伝熱部材に向けるように前記光源ユニットと前記伝熱部材との間に配置された送風手段と、
を備えることを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、
光源ユニットと伝熱部材との間に配置されている送風手段は、半導体発光素子の発光熱を吸熱した流体を、灯室内を回って伝熱部材に戻る循環経路内に流入させる。これにより、外部から流体を導入しない内部対流により融雪性を向上させるとともに、放熱特性を向上させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、
前記伝熱部材が、少なくとも前記灯室内に突出したフィンを備えることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、伝熱部材がフィン
を備えるので、吸熱した発光熱をフィンを介して効率良く放熱させることができ、放熱性をさらに向上させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、
前記伝熱部材が、前記灯室後部から上部に向って延びるフィンであることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、
灯室後部から上部に向って延びるフィンが送風手段の排気ダクトのような機能をするため、発光熱を吸熱した昇温流体を灯室後部から上部へ向けて流して、前方のカバーに向けて効率良く流すことができる。これにより、循環経路内での流体の速度を衰えさせることがないので、簡潔な構造で放熱性を向上させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、
前記光源ユニットは、前記灯室内に傾動可能に支持された金属製のブラケットと、該ブラケット上に搭載される複数の前記半導体発光素子及び光学部品と、前記ブラケットに伝熱可能に接続されたブラケット側伝熱部材と、を備えており、前記送風手段は、該ブラケット側伝熱部材に吸い込み方向を向けて配置されることが望ましい。なお、光学部品とは、リフレクタ、投影レンズ等が含まれる。

このような構成の車両用灯具によれば、
送風手段は、ヒートシンクとして機能するブラケットに伝熱可能に接続されているブラケット側伝熱部材近傍の昇温した流体を吸い込むことで、その流体に吸熱された半導体発光素子の発光熱を効率良く除去させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、
前記伝熱部材が、前記ランプボディに着脱自在に取り付けられていることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、
例えば、送風手段を交換する必要が生じた場合等に、サービス用蓋として機能する伝熱部材を取り外すことで、その交換作業を簡単に行うことができるとともに、サービス用蓋を別途設ける必要がないのでランプボディ背面側の配置スペースを有効利用することができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に半導体発光素子を光源とする光源ユニットを備えた車両用灯具において、内部対流により融雪性を向上させるとともに、放熱性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る車両用灯具の好適な実施形態を前照灯を例に詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１及び図２は本発明に係る車両用灯具の第１実施形態を示すもので、図１は本発明の第１実施形態に係る車両用灯具の正面図、図２は図１の車両用灯具のI−I線断面図である。なお、説明中の前後左右は、車両の方向に準じて用いる。即ち、図２中の左方が車両の前方である。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、車両のフロントエンドに取り付けられ、上半分にロービーム用のポリ・エリプソイド（ＰＥＳ）型である第１の光源ユニット１１および第２の光源ユニット１２が配置され、下半分にハイビーム用のリフレクタ型である第３の光源ユニット１３が配置されており、自動車の右前方に取り付けられる右側前照灯ユニット（Ｒ・ヘッドライトユニット）を示している。

図１及び図２に示すように、本実施形態の車両用灯具１０は、ランプボディ１４と透光カバー１５とで区画された灯室１６内に、第１の光源ユニット１１と、第２の光源ユニット１２と、第３の光源ユニット１３と、送風器（送風手段）１７と、光軸調整部１８と、ボディ側伝熱部材１９と、を備えている。なお、以下の説明では、第１の光源ユニット１１と同一の第２の光源ユニット１２の説明は省略される。

第１の光源ユニット１１は、第１のＬＥＤ（半導体発光素子）２０を備えるとともに、第２の光源ユニット１２および第３の光源ユニット１３兼用のブラケット２１と、光学部品であるライトベース部材２２と、投影レンズ２３と、を備えている。また、第２の光源ユニット１２および第３の光源ユニット１３兼用のブラケット側伝熱部材２４を備えている。

第１のＬＥＤ２０は、その回路基板２５がブラケット２１に有する突出部２６の上面固定部２７に取り付けられている。

ブラケット２１は、熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、上面固定部２７が形成されている突出部２６を中央部に有し、この突出部２６に第１のＬＥＤ２０を囲むように湾曲状に突出したリフレクタ２８を有する。

また、ブラケット２１は、上方に向けてフランジ形状に延出した一対の上部固定用フランジ２９，３０（固定用フランジ３０は図１に示される。）と、下方に向けてフランジ形状に延出した単一の下部固定用フランジ３１と、を有する。

そして、ブラケット２１は、第３のＬＥＤ３２用の下面固定部３３と、第３のＬＥＤ３２を囲むように湾曲状に突出したリフレクタ３４と、を有する。

ブラケット２１は、熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されているため、第１のＬＥＤ２０及び第３のＬＥＤ３２の発光熱を吸熱する。

ライトベース部材２２は、その基部３５に平面部３６を有するとともに車両の前方側部に向けて傾斜した傾斜面部（図１に示される。）３７を有し、基部３５から前方に向けて突出した投影レンズ固定部３８を有する。このライトベース部材２２は、ブラケット２１の突出部２６から挿通されたねじ３９がねじ込まれることでブラケット２１に固定されている。

投影レンズ２３は、凸レンズ型の非球面レンズであり、第１のＬＥＤ２０の光軸上でブラケット２１の投影レンズ固定部３８に固定されている。

第３の光源ユニット１３は、第３のＬＥＤ３２と、第４のＬＥＤ（図１参照）４０と、を備えており、第３のＬＥＤ３２の回路基板４１がブラケット２１の下面固定部３３に取り付けられている。なお、第４のＬＥＤ４０に有する不図示の回路基板も、この下面固定部３３に並べて取り付けられている。

ブラケット側伝熱部材２４は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、上下方向に間隔を置いて配置された複数の横向きフィン４２を有するヒートシンクであり、ブラケット２１の背面側に伝熱可能に一体成形されている。

ブラケット側伝熱部材２４は、ブラケット２１の背面側まで伝熱された第１のＬＥＤ２０及び第３のＬＥＤ３２の発光熱を吸熱して、複数の横向きフィン４２表面から放熱する。

送風器１７は、翼体を有する軸流モータであり、ブラケット側伝熱部材２４に吸い込み方向を向けてブラケット側伝熱部材２４に取り付けられている。なお、送風器１７は軸流モータに限らず、ブロアモータ等であっても良い。

送風器１７は、駆動されることで、ブラケット側伝熱部材２４の横向きフィン４２に分配されて放熱され昇温した流体（空気）を吸い込み、ボディ側伝熱部材１９側に向けて放出する。

光軸調整部１８は、上部固定用フランジ２９，３０にそれぞれねじ込まれているエイミングねじ軸４３と、下部固定用フランジ３１にねじ込まれているレベリングねじ軸４４と、ランプボディ１４の下方でレベリングねじ軸４４が収容されているレベリング調整部（例えばプラスねじ）４５と、を備えている。そして、ランプボディ１４の外側からレベリング調整部４５を進退させることで、上部固定用フランジ２９，３０の位置に対する下部固定用フランジ３１の位置を変更してブラケット２１を傾動させて、第１、第２、第３光源ユニット１１，１２，１３の光軸を微調整する。

ボディ側伝熱部材１９は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、ランプボディ１４の後板４６に形成されている伝熱部材取付部４７に着脱自在に取り付けられている。

ボディ側伝熱部材１９は、ランプボディ１４内側で左右方向に間隔を置いて配置された複数の縦向きフィン４８を有するとともに、ランプボディ１４外側で左右方向に間隔を置いて配置された複数の縦向きフィン４９を有する複合型のヒートシンクである。

ボディ側伝熱部材１９は、送風器１７の近傍に配置されているため、送風器１７が放出した放熱流体を、ランプボディ１４内側の縦向きフィン４８で分配してから、ランプボディ１４の後板４６の上下方向に向けて進路変更させる。そして、さらに前方の透光カバー１５側に向けて進路変更させる。加えて、ボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン４８に分配された放熱流体の熱をランプボディ１４外側の縦向きフィン４９から自然放熱させる。

このような車両用灯具１０は、不図示のロービームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２０および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ（図１に示される。）５０に不図示の制御回路から通電されることでそれぞれ発光される。第１のＬＥＤ２０および第２のＬＥＤ５０の発光光は、各々投影レンズ２３に向けて進行するとともに、リフレクタ２８によって反射してから投影レンズ２３に向けて進行され、投影レンズ２３で集光されてから透光カバー１５を透過して車両の右前方をロービームで照射する。

また、不図示のハイビームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２０および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ（図１に示される。）５０に加えて、第３の光源ユニット１３の第３のＬＥＤ３２に不図示の制御回路から通電されることでそれぞれ発光される。第３のＬＥＤ３２および第４のＬＥＤ４０の発光光は、透光カバー１５に向けて直進するとともにリフレクタ３４によって反射してから、透光カバー１５を透過して車両の右前方をハイビームで照射する。

このとき、第１のＬＥＤ２０、第２のＬＥＤ５０、第３のＬＥＤ３２および第４のＬＥＤ４０のそれぞれの発光熱は、ブラケット２１で吸熱されてから、ブラケット側伝熱部材２４の横向きフィン４２のそれぞれによって分配放熱され、ブラケット側伝熱部材２４の横向きフィン４２間にあって温度上昇されている昇温流体が送風器１７に吸い込まれる。そして、送風器１７から放出された昇温流体がボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン４８によりランプボディ１４の後板４６の上下方向に向けて進路変更され、さらに前方の透光カバー１５側に向けて進路変更されるとともに、ボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン４９から灯室１６の外側に自然放熱される。

以上説明したように、第１実施形態の車両用灯具１０によれば、各光源ユニット１１，１２，１３とボディ側伝熱部材１９との間に配置されている送風器１７は、各ＬＥＤ２０，３２，４０，５０の発光熱を吸熱した昇温流体を、灯室１６内を回ってボディ側伝熱部材１９に戻る循環経路内に流通させる。これにより、外部から流体を導入しない内部対流によって透光カバー１５表面の融雪性を向上させるとともに、ＬＥＤの発光熱の放熱性を向上させることができる。

また、ボディ側伝熱部材１９が、ランプボディ１４内側の縦向きフィン４８と外側の縦向きフィン４９とのフィン形状とすることで、各フィン４８，４９を介して、吸熱した発光熱を効率良く放熱させることができるので、放熱性を向上させることができる。

また、ボディ側伝熱部材１９において、灯室１６後部から上部に向けて配置されているフィン形状の縦向きフィン４８が送風器１７の排気ダクトのように機能することで、昇温流体を灯室１６後部から上部へ向けて案内してから、透光カバー１５に向けて効率良く流せるので、循環経路内での流体の速度を衰えさせることがないので、簡潔な構造で放熱性を向上させることができる。

また、送風器１７が、金属製のブラケット２１に伝熱可能に接続されている複数の横向きフィン４２を有するブラケット側伝熱部材２４近傍の昇温した流体を吸い込むことで、その流体に吸熱された各ＬＥＤ２０，３２，４０，５０の発光熱を効率良く除去させることができる。

また、例えば送風器１７を交換する必要が生じた場合等に、サービス用蓋として機能するボディ側伝熱部材１９を取り外すことで、その交換作業を簡単に行うことができるとともに、サービス用蓋を別途設ける必要もないので、ランプボディ１４背面側の配置スペースを有効利用することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る車両用灯具の第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における図１のI−I線相当の断面図である。なお、以下の第２実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３に示すように、本実施形態の車両用灯具６０は、ブラケット側伝熱部材２４がブラケット２１の背面側で左右方向に間隔を置いて複数の縦向きフィン５１を有するとともに、ボディ側伝熱部材６１が縦向きフィン６２をランプボディ１４の後板４６に沿って天板６３まで延設されている。また、後板４６の外側に縦向きフィン４９と天板６３の外側に縦向きフィン６４がさらに設けられている。更に、このボディ側伝熱部材６１には送風器６５が内蔵されている。なお、他の部位は第１実施形態と同様に構成されている。

送風器６５は、駆動されることで、ブラケット２１で吸熱されてから、ブラケット側伝熱部材２４の縦向きフィン５１のそれぞれによって放熱された昇温流体を吸い込み、放出した流体をボディ側伝熱部材６１の縦向きフィン６２により放熱しながら、縦向きフィン４９によりランプボディ１４外側に自然放熱させる。また、ランプボディ１４の後板４６から天板６３に向けて進路変更させた昇温流体をさらに透光カバー１５に向けて進路変更させる。更に、昇温流体を縦向きフィン６４によりランプボディ１４外側に自然放熱させる。

本実施形態の車両用灯具６０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏するため、それらの説明は省略されるが、特に本実施形態によれば、ボディ側伝熱部材６１の縦向きフィン６２によって、昇温流体をランプボディ１４の後板４６から天板６３に向けて強制的に進路変更させることができる。また、後板４６側の縦向きフィン４９に加えて天板６３側に設けられた縦向きフィン６４によって、放熱性をさらに向上させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、光源ユニットの数は、図示した３個に限定されずに、１個であっても、２個または４個以上の複数個であっても、本発明を実施することができることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る車両用灯具の正面図である。図１の車両用灯具のI−I線断面図である。本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における図１のI−I線相当の断面図である。従来の車両用灯具の縦断面図である。図４とは異なる従来の車両用灯具の縦断面図である。

符号の説明

１０車両用灯具
１１第１の光源ユニット（光源ユニット）
１２第２の光源ユニット（光源ユニット）
１３第３の光源ユニット（光源ユニット）
１４ランプボディ
１５透光カバー
１６灯室
１７送風器（送風手段）
１９ボディ側伝熱部材（伝熱部材）
２０第１のＬＥＤ（半導体発光素子）
２１ブラケット
２２ライトベース部材（光学部品）
２３投影レンズ（光学部品）
２４ブラケット側伝熱部材
３２第３のＬＥＤ（半導体発光素子）
４０第４のＬＥＤ（半導体発光素子）
４２横向きフィン
４８縦向きフィン
４９縦向きフィン
５０第２のＬＥＤ（半導体発光素子）
５１縦向きフィン
６０車両用灯具
６２縦向きフィン
６４縦向きフィン
６５送風器（送風手段）

Claims

ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットを備えた車両用灯具であって、
前記灯室内外を貫通するように前記ランプボディに取り付けられた金属製の伝熱部材と、
送風方向を前記伝熱部材に向けるように前記光源ユニットと前記伝熱部材との間に配置された送風手段と、
を備え、
前記光源ユニットは、前記灯室内に傾動可能に支持された金属製のブラケットと、該ブラケット上に搭載される複数の前記半導体発光素子及び光学部品と、前記ブラケットに伝熱可能に接続されたブラケット側伝熱部材と、を備えており、
前記送風手段は、該ブラケット側伝熱部材に吸い込み方向を向けて配置されていることを特徴とする車両用灯具。
前記伝熱部材が、少なくとも前記灯室内に突出したフィンを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記伝熱部材が、前記灯室後部から上部に向って延びるフィンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
前記伝熱部材が、前記ランプボディに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用灯具。