JP5026901B2

JP5026901B2 - 灯具

Info

Publication number: JP5026901B2
Application number: JP2007244726A
Authority: JP
Inventors: 尚子田元; 浩樹横山
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-09-21
Also published as: JP2009076338A

Description

本発明は、車両用などの灯具に関する。

近年、ＬＥＤなどを光源とする車両用灯具は、灯具の小型化，軽量化が求められている。照明用途として用いる場合、明るさを必要とするため、例えばＬＥＤに大電流を投入している。そのため、ＬＥＤに投入された電流は、１０％が光に変換されるが、残りの約９０％は熱となってしまうため、その放熱を行う必要がある。

例えば特許文献１には、放熱を行うことを意図した車両用灯具が示されている。図１６は特許文献１の車両用灯具を示す図である。図１６を参照すると、特許文献１の車両用灯具は、ランプユニット２と、ヒートシンク部材４とを備え、ランプユニット２は、光源１４と、光源１４からの光を所定方向に照射する投影レンズ１５と、投影レンズ１５を保持する保持部材１０、１１とから構成され、ヒートシンク部材４は、光源１４および保持部材１０、１１が直接取り付けられている取付面２３と、取付面２３に対して６方向のうち投影レンズ１５が位置する方向を除いた少なくとも２方向に設けられている放熱部２４とから構成されており、この放熱部２４によって放熱効果を得るようにしている。
特開２００７−１０９６１３号公報

しかしながら、上述した特許文献１の車両用灯具は、ヒートシンク部材４が保持部材１０、１１に直接取り付けられているので、保持部材１０、１１内の空気が保持部材１０、１１内に滞留してしまうため（保持部材１０、１１内の空気が保持部材１０、１１内から逃げないため）、放熱部２４を設けても十分な放熱効果を得ることができないという問題があった。

特に、前述のように、灯具の小型化，軽量化が求められていることにより、灯具自体の小型化や、各部材（要素）の小型化，軽量化が進められているが、灯具の小型化により、灯具内部の空気の容量が減少するため、空気の温度上昇が懸念される。また、軽量化を求めるために各部材（要素）の樹脂化も進められており、樹脂の部材（要素）が温度上昇によって変形したりするのを防止するため、樹脂の部材（要素）の温度上昇を抑えるのに十分な放熱設計が必要となる。しかしながら、上述した特許文献１の車両用灯具は、ヒートシンク部材４が保持部材１０、１１に直接取り付けられているので、十分な放熱効果が得られず、灯具の小型化，軽量化に対して、十分な放熱が期待できないという問題があった。

本発明は、小型化，軽量化した場合でも、十分な放熱効果を得ることの可能な灯具を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部には、少なくとも１つの通気孔が形成されており、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の灯具において、前記遮熱部材は、前記ホルダー部に形成される通気孔のダクトとして用いられることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられているので、ヒートシンクからの熱を遮断し（ホルダー部の内部はヒートシンクの放熱の影響を受けず）、これにより、ホルダー部の内部の空気温度が上昇しないため、光学レンズなどの光学要素の変形を防ぐことができる。

また、請求項２記載の発明によれば、光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部には、少なくとも１つの通気孔が形成されており、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられているので、ホルダー部内の空気温度をより一層下げることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の灯具において、前記遮熱部材は、前記ホルダー部に形成される通気孔のダクトとして用いられるので、煙突効果によりその換気性能を向上させることができる。

上記のように、本発明によれば、小型化，軽量化した場合でも、十分な放熱効果を得ることの可能な灯具を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、灯具が車両用灯具であるとして説明する。

図１，図２は本発明に係る灯具の第１の形態を説明するための図である。なお、図１は斜視図、図２は断面図である。図１，図２を参照すると、第１の形態の灯具は、光源（例えばＬＥＤ）５０と、光源５０が取り付けられているヒートシンク５１と、光源５０からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部５２とを有している。

ここで、ホルダー部５２が保持する光学要素として、図１，図２の例では（以下の各形態、各例でも同様）、リフレクタ（反射鏡）５３と、シャッター５４と、光学レンズ５５とが設けられている。なお、光学要素、すなわちリフレクタ５３，シャッター５４，光学レンズ５５は、例えば樹脂で形成されている。

また、光源５０からの光の取り出し効率を向上させるため、光源５０が取り付けられているヒートシンク５１は、リフレクタ５３に近づくような傾きをもって配置されている。なお、後述のように、ヒートシンク５１は、フィンが所定の配置に取り付けられたものとなっている。

そして、この第１の形態では、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間には、空気の流通経路となる隙間５７が設けられている。

このように、第１の形態では、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間には、空気の流通経路となる隙間５７が設けられていることによって、図１６に示したような従来の車両用灯具に比べて、放熱効果を高めることができる。

ただ、第１の形態のようにホルダー部５２とヒートシンク５１との間に空気の流通経路となる隙間５７が設けられているだけでは、ホルダー部５２内に熱が停滞してしまい、ホルダー部５２内の温度が上昇して、十分な放熱効果が得られない。

すなわち、光源５０としてＬＥＤが用いられる場合、ＬＥＤから発生した熱はほぼ９０％ヒートシンク５１より放熱されているが、ＬＥＤから発生した熱の６．４％は、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に空気の流通経路となる隙間５７が設けられている場合でも、放射，対流により、ホルダー部５２内へ放熱されてしまう。

そこで、第２の形態では、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に空気の流通経路となる隙間５７が設けられている第１の形態の灯具において、さらに、ホルダー部５２に通気孔が形成されていることを特徴としている。

図３（ａ），（ｂ）、図４、図５、図６は、それぞれ、第２の形態の灯具の一例を示す図である。なお、以下では、光学要素を保持する部分のみならず光学要素をも含めた全体をホルダー部５２と称することにする。図３（ａ）の例では、上側のリフレクタ５３の光の反射面として機能しない部分に通気孔５８が形成されている。また、図３（ｂ）の例では、上側および下側のリフレクタ５３の光の反射面として機能しない部分に通気孔５８，５９が形成されている。また、図４の例では、ホルダー部５２の例えば上面および下面に通気孔６０，６１が形成されている。また、図５の例では、ホルダー部５２にスリット形状の通気孔６２が複数個形成されている。また、図６の例では、ホルダー部５２に少なくとも１つの通気孔６３が形成され、リフレクタ５３の光の反射面として機能しない部分に少なくとも１つの通気孔６４が形成されている。上記例の他にも、例えば、ホルダー部５２の上面および側面に通気孔を形成したりすることもできる。

このように、図３（ａ）乃至図６などの例では、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に空気の流通経路となる隙間５７が設けられている構成において、さらに、ホルダー部５２に通気孔が形成されていることにより、光源５０やヒートシンク５１からの熱がホルダー部５２に停滞することなく放熱されるため（ホルダー部５２内の空気を換気することで）、ホルダー部５２内の空気温度を下げることができ（放熱効果を高めることができ）、光学レンズ５５などの光学要素の変形を防ぐことができる。特に、図３（ｂ）乃至図６の例では、ホルダー部５２には、複数の通気孔が形成されており、この場合、その内の１つが空気の入口、他の１つが空気の出口となって、ホルダー部５２内の空気温度をより一層下げることができる（放熱効果をより一層高めることができる）。

また、図７は、第３の形態の灯具の一例を示す図である。図７を参照すると、第３の形態は、光源（例えばＬＥＤ）５０と、光源５０が取り付けられているヒートシンク５１と、光源５０からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部５２とを有している灯具において、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に（例えば、ホルダー部５２とヒートシンク５１との隙間５７をふさぐように）、遮熱部材（例えば遮熱板）６５が設けられていることを特徴としている。

ここで、遮熱部材（例えば遮熱板）６５には、熱伝導率が低く、熱放射率も低い断熱部材が用いられるのが良い。また、遮熱部材（例えば遮熱板）６５の形状は、後述の図１４，図１５に示すように、平板でも、Ｖ字型でも良く、また、半球のような形状でも良い。また、遮熱部材（例えば遮熱板）６５は、ヒートシンク５１のベース部か、あるいは、ホルダー部５２に取り付けられており、ヒートシンク５１のフィンから放熱された熱がホルダー部５２の内部に対流しないような構造となっている。

このように、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に（例えば、ホルダー部５２とヒートシンク５１との隙間に）、遮熱部材（例えば遮熱板）６５を設けることによって、ヒートシンク５１からの熱を遮断し（ホルダー部５２の内部はヒートシンク５１の放熱の影響を受けずに済み）、これにより、ホルダー部５２の内部の空気温度が上昇しないため、光学レンズ５５などの光学要素の変形を防ぐことができる。

また、第２の形態と第３の形態とを組み合わせることもできる。第４の形態は、第２の形態と第３の形態とを組み合わせたものである。図８（ａ），（ｂ）、図９は第４の形態の灯具の一例を示す図である。図８（ａ），（ｂ）の例では、図３（ａ），（ｂ）のように通気孔５８，５９が形成されており、また、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に（例えば、ホルダー部５２とヒートシンク５１との隙間５７をふさぐように）、遮熱部材（例えば遮熱板）６５が設けられている。また、図９の例では、図４のようにホルダー部５２の例えば上面および下面に通気孔６０，６１が形成されており、また、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に（例えば、ホルダー部５２とヒートシンク５１との隙間５７をふさぐように）、遮熱部材（例えば遮熱板）６５が設けられている。

このように、第４の形態は、光源（例えばＬＥＤ）５０と、光源５０が取り付けられているヒートシンク５１と、光源５０からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部５２とを有している灯具において、ホルダー部５２には、通気孔が形成されており、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間には、遮熱部材６５が設けられていることを特徴としている。

この第４の形態では、ホルダー部５２に通気孔が形成されており、ホルダー部５２とヒートシンク５１との間に遮熱部材６５が設けられていることにより、ホルダー部５２の内部はヒートシンク５１の放熱の影響を受けず、光源５０から発生した熱を通気孔よりホルダー部５２の外部に放出することにより（光源５０から発生した熱がホルダー部５２に停滞することなく放熱されるため）、ホルダー部５２内の空気温度をより一層下げることができる。すなわち、光学レンズ５５などの光学要素の変形を防ぐことができるとともに、光源５０の温度を下げることもできる。

次表（表１）には、第１の形態（通気孔と遮熱部材がない構造）、第２の形態（通気孔がある構造）、第４の形態（通気孔と遮熱部材がある構造）のそれぞれについて、光源５０を点灯させて、光学レンズ５５の温度を測定した結果が示されている。

表１から、通気孔がある第２の形態の構造では、通気孔と遮熱部材がない第１の形態の構造よりも光学レンズ５５の温度を低くすることができ、また、通気孔と遮熱部材がある第４の形態の構造では、さらに光学レンズ５５の温度を低くすることができることがわかる。

また、第４の形態（通気孔と遮熱部材がある構造）において（例えばホルダー部５２の上側と下側に通気孔を設ける場合）、図１０に示すように、遮熱部材（例えば遮熱板）６５をダクト６６として用いることもできる。ここで、ダクトの形状は、直管、エルボ、ホッパーでも良い。また、ダクトは、ホルダー部５２と一体で成形するか、もしくは後付けしても良い。後付けの場合、下部のダクト６６は遮熱部材（例えば遮熱板）６５を兼ねることで（下部のダクト６６には遮熱部材（例えば遮熱板）６５が用いられることで）、下部のダクト６６は、熱伝導率が低く、熱放射率も低い部材のものとなって、ホルダー部５２内の空気温度の上昇を防ぐことができ、また、ホルダー部５２にダクトを設けることで、煙突効果によりその換気性能を向上させることができる。

また、上述の第１乃至第４の形態において、ヒートシンク５１に取り付けられているフィン７０は、一般には図１１（ａ），（ｂ）に示すように（図１１（ａ）は下面から見た図、図１１（ｂ）は側面図（正面図）である）、ヒートシンク５１のベース部７１の中央線（中央面）Ａに対して平行に取り付けられているが、より好ましくは、フィン７０は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように（図１２（ａ）は下面から見た図、図１２（ｂ）は側面図（正面図）である）、ヒートシンク５１のベース部７１の中央線（中央面）Ａに対して、その右側と左側とで、それぞれ互いに反対の傾きθをもってヒートシンク５１に取り付けられるのが良い。すなわち、フィン７０は、ホルダー部５２内の空気を対流によってホルダー部５２の外側に放熱するような対流のガイドとなる傾きをもってヒートシンク５１に設けられているのが良い。この場合には、ヒートシンク５１のフィン７０が対流のガイドとなり、例えば第１の形態の灯具に適用した場合、第１の形態の灯具においてホルダー部５２内部に停滞していた放熱空気を、ホルダー部５２の外部に放熱しやすくすることができる。

図１３には、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにフィン７０をヒートシンク５１に取り付けた場合の対流が示されており、この対流によって、ホルダー部５２内部に停滞していた放熱空気を、ホルダー部５２の外部に放熱しやすくすることができる。

また、図１４、図１５には、遮熱部材（例えば遮熱板）６５が設けられている場合において（図１４では平板の遮熱部材、図１５ではＶ字型の遮熱部材であり、図１５ではさらにホルダー部５２に通気孔が設けられている）、フィン７０から放熱された熱が、ホルダー部５２内部へと対流しない様子が示されている。このように、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにフィン７０をヒートシンク５１に取り付け、遮熱部材（例えば遮熱板）６５を設けることによって、ホルダー部５２を避けて（図１５の場合には通気孔を避けて）、熱を逃がすことができる。

上記のように、本発明によれば（上述した各形態によれば）、小型化，軽量化した場合でも、十分な放熱効果を得ることの可能な灯具を提供することができる。

本発明は、車両用灯具の他に、屋内照明，屋外照明等にも利用可能である。

本発明に係る灯具の第１の形態を説明するための図である。本発明に係る灯具の第１の形態を説明するための図である。第２の形態の灯具の一例を示す図である。第２の形態の灯具の一例を示す図である。第２の形態の灯具の一例を示す図である。第２の形態の灯具の一例を示す図である。第３の形態の灯具の一例を示す図である。第４の形態の灯具の一例を示す図である。第４の形態の灯具の一例を示す図である。遮熱部材をダクトとして用いる場合を示す図である。ヒートシンクのフィンの一般的な取付配置を示す図である。ヒートシンクのフィンの本発明による取付配置を示す図である。図１２のフィンの取付配置による対流を示す図である。遮熱部材が設けられている場合において、フィンから放熱された熱が、ホルダー部内部へと対流しない様子を示す図である。遮熱部材が設けられている場合において、フィンから放熱された熱が、ホルダー部内部へと対流しない様子を示す図である。従来の灯具を示す図である。

符号の説明

５０光源
５１ヒートシンク
５２ホルダー部
５３リフレクタ（反射鏡）
５４シャッター
５５光学レンズ
５７隙間
５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４通気孔
６５遮熱部材
６６ダクト
７０フィン

Claims

光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられていることを特徴とする灯具。
光源と、光源が取り付けられているヒートシンクと、光源からの光の出射に関係する光学要素を保持するホルダー部とを有している灯具において、前記ホルダー部には、少なくとも１つの通気孔が形成されており、前記ホルダー部とヒートシンクとの間には、遮熱部材が設けられていることを特徴とする灯具。
請求項２記載の灯具において、前記遮熱部材は、前記ホルダー部に形成される通気孔のダクトとして用いられることを特徴とする灯具。