JP5810900B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に係り、特に、光源として発光素子を用いた車両用灯具に関する。

この種の車両用灯具としては、たとえば、前面レンズとハウジングによって画成される灯室内に、発光ダイオード（発光素子）と、この発光ダイオードからの光を反射させて前記前面レンズ側へ配光出射させるリフレクタを備えるものが知られている（特許文献１参照）。

ここで、発光ダイオードは、灯室内に配置されるヒートシンク（放熱器）に搭載されて構成され、発光ダイオードの点灯時に発生する熱をヒートシンクによって放熱させることによって発光ダイオードの特性変化を回避させるようになっている。この場合、ヒートシンクによる放熱は、ヒートシンクの表面の熱を持った空気層を自然な空気対流によって剥離させるいわゆる自然空冷によって行うようになっている。

特開2008-041558号公報

しかし、このような構成からなる車両用灯具は、ヒートシンクからの放熱を自然空冷によって行っているため、比較的大きな面積（体積）で構成しなければならないものとなっている。

また、一方において、発光ダイオードを駆動させる光源駆動回路基板は、いままで灯室の外側に配置させていたが、この光源駆動回路基板を灯室内に配置させる試みがなされるようになってきている。このようにした場合、前面レンズとハウジングとで構成される灯室内は防水性が確保された構成となっており、光源駆動回路基板の防水性が図れる効果を有する。この場合、光源駆動回路基板は、駆動時に発熱するトランジスタ等を備え、発光ダイオードの場合と同様に、ヒートシンク（放熱器）に搭載されて構成され、該ヒートシンクも、ヒートシンクからの放熱を自然空冷によって行っているため、比較的大きな面積（体積）で構成しなければならないものとなっている。

このため、灯室内の限られたスペースに、発光ダイオード用のヒートシンクと、光源駆動回路基板用のヒートシンクを配置させることが困難となり、あるいは灯室を大きく構成しなければならない不都合を有する。

図４は、前面レンズ１１とハウジング１２によって画成される灯室１３内に、発光ダイオード（図中符号２４で示す）用のヒートシンク２２’と、光源駆動回路基板用（図中３１で示す）のヒートシンク３２’を配置させた場合を示した断面図である。図４では、発光ダイオード用のヒートシンク２２’において高さがＨ１’となり、光源駆動回路基板用のヒートシンク３２’において高さＨ２’となって、それぞれ大きな体積で構成され、灯室１３内において大きなスペースを占めてしまっていることを示している。なお、図４は、本発明の実施態様である図１に対応づけて描いた図である。このため、図４において、他の詳細な構成についての説明は図１に関する説明を参照されたい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、灯室内に配置させる発光素子用の放熱器および光源駆動回路基板用の放熱器において、充分な放熱を確保できるにも拘わらず、それぞれの体積を小さく構成できる車両用灯具を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明は、新たに用意した冷却装置を挟持するように、発光ダイオード用のヒートシンク（第１放熱器）と光源駆動回路基板用のヒートシンク（第２放熱器）を配置させるようにしたものである。これにより、一つの冷却装置によって、発光ダイオード用のヒートシンクと光源駆動回路基板用のヒートシンクの放熱効果を向上させ、これら各ヒートシンクの体積を小さく構成するようにしたものである。

本発明は、以下の構成によって把握できる。
（１）本発明の車両用灯具は、前面レンズとハウジングによって画成される灯室内に、光源となる発光素子と、前記発光素子を搭載する第１放熱器と、前記発光素子を駆動させる光源駆動回路基板と、前記光源駆動回路基板を搭載する第２放熱器と、冷却装置と、が具備され、前記第１放熱器と第２放熱器は、前記冷却装置を挟持するように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
（２）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記冷却装置は、送風手段からなり、前記第１放熱器および前記第２放熱器のうちの一方に対向する面に空気吸込口を、前記第１放熱器および前記第２放熱器のうちの他方に対向する面に空気吐出口を有することを特徴とする。
（３）本発明の車両用灯具は、（１）の構成において、前記第１放熱器は前記冷却装置に対向する側に複数の放熱フィンが設けられ、前記第２放熱器は前記冷却装置に対向する側に複数の放熱フィンが設けられていることを特徴とする。

このように構成された車両用灯具は、その灯室内に配置させる発光素子用の放熱器および光源駆動回路基板用の放熱器において、充分な放熱を確保できるにも拘わらず、それぞれの体積を小さく構成できるようになる。

本発明の車両用灯具の実施態様１の全体を示す断面図である。 本発明の車両用灯具の実施態様１に具備される第１ヒートシンク、送風装置、第２ヒートシンクを分解した斜視図である。 本発明の車両用灯具の実施態様１に具備される第１ヒートシンク、送風装置、第２ヒートシンクの配置状態を示す斜視図である。 本発明の車両用灯具の実施態様１の効果を説明するための比較図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
（実施態様１）
図１は、本発明の車両用灯具の実施態様１を示す全体の断面図である。図１に示す車両用灯具１０はたとえば前照灯（ヘッドランプ）を示している。図１中、ｘ、ｙ、ｚ方向は、当該車両用灯具１０を車両に取り付けた場合に、それぞれ、車両の前方方向、車両の幅方向、車両の高さ方向に一致させている。

車両用灯具１０は、前面レンズ１１とハウジング１２によって灯室１３を構成している。ハウジング１２は前面レンズ１１側において開口１２Ａを有し、この開口１２Ａの周縁部には溝１４が形成されている。前面レンズ１１の周縁部はハウジング１２の前記溝１４に嵌挿できるように構成されている。ハウジング１２の前記溝１４にはホットメルト１５が塗布され、このホットメルト１５によって前面レンズ１１とハウジング１２との固着がなされるとともに灯室１３内への水分の侵入を防止できるようになっている。

車両用灯具１０の灯室１３内には、まず、ランプ２０が配置されている。ランプ２０は、上面が平坦（図中ｘｙ面にほぼ平行）な第１ヒートシンク（第１放熱器と称する場合がある）２２と、この第１ヒートシンク２２の上面の一領域に搭載されたチップ状の発光ダイオード（発光素子と称する場合がある）２４と、この発光ダイオード２４が搭載された第１ヒートシンク２２の上面を被って配置され前面レンズ１１側に開口を有するリフレクタ２６と、によって構成されている。リフレクタ２６は、たとえば回転放物面、放物柱面等を組み合わせた自由曲面を有して構成され、発光ダイオード２４と対向する面は光反射面２６Ａとして形成されている。発光ダイオード２４は、その上面に光照射部２４Ａが形成され、この光照射部２４Ａからの光は、図中矢印Ａで示すように、リフレクタ２６の光反射面２６Ａに反射され、前面レンズ１１側に出射されるようになっている。第１ヒートシンク２２は、発光ダイオード２４で発生した熱を伝導させるようになっており、その下面に、すなわち発光ダイオード２４を搭載する面と反対側の面に複数の放熱フィン２２Ｆが形成されて構成されている。これら放熱フィン２２Ｆによって、第１ヒートシンク２２の表面積を大きくし放熱効果の向上を図っている。これら放熱フィン２２Ｆは、たとえば、図中ｙ方向に延在され図中ｘ方向に並設されて形成されている。

また、車両用灯具１０の灯室１３内には、発光ダイオード２４を点灯駆動させる光源駆動回路基板３１と、この光源駆動回路基板３１を搭載する第２ヒートシンク（第２放熱器と称する場合がある）３２と、が配置されている。光源駆動回路基板３１は、第２ヒートシンク３２の下面側に搭載され、該光源駆動回路基板３１において放熱を必要とする素子（たとえばパワートランジスタ）３１Ｄの搭載領域には該第２ヒートシンク３２と一体に形成された突起体３２Ｐが当接するようになっている。前記素子３１Ｄで発生した熱は該突起体３２Ｐを通して第２ヒートシンク３２に伝導させるようになっている。第２ヒートシンク３２は、その上面に、すなわち光源駆動回路基板３１を搭載する面と反対側の面に複数の放熱フィン３２Ｆが形成されて構成されている。これら放熱フィン３２Ｆによって、第２ヒートシンク３２の表面積を大きくし放熱効果の向上を図っている。これら放熱フィン３２Ｆは、たとえば、図中ｙ方向に延在され図中ｘ方向に並設されて形成されている。なお、光源駆動回路基板３１を搭載する第２ヒートシンク３２の下面には、光源駆動回路基板３１を被ってシールド材３４が取り付けられている。シールド材３４は、光源駆動回路基板３１を外来ノイズ等から保護または光源駆動回路基板３１が発するノイズを抑制するようになっている。

さらに、車両用灯具１０の灯室内には、送風装置（冷却装置と称する場合がある）４０が配置されている。この送風装置４０は、第１ヒートシンク２２の直下に配置されるとともに、第２ヒートシンク３２の直上に配置されるようになっている。すなわち、送風装置４０は、第１ヒートシンク２２と第２ヒートシンク３２とによって挟持されるように配置されている。

図２は、第１ヒートシンク２２、送風装置４０、第２ヒートシンク３２を図中ｚ方向に分解した図で、上方斜めから観た斜視図である。なお、図２中、第１ヒートシンク２２に搭載される発光ダイオード２４、第２ヒートシンク３２に搭載される光源駆動回路基板３１、シールド材３４等は、図示を省略している。送風装置４０は、その中心にモータ４２を備え、このモータ４２によって該モータ４２の駆動軸（図示せず）に取り付けた羽４４を回転させるようになっている。羽４４の周辺には枠体４６を備え、この枠体４６は前記モータ４２を図示しない支持体によって支持するようになっている。このように構成された送風装置４０は、モータ４２を回転させることによって、図中矢印Ｂに示すように、図中上方から空気を取り込み図中下側へ空気を吐き出すように構成されている。すなわち、送風装置４０は、図中上面側において空気吸込口として、図中下面側において空気吐出口として機能させるようになっている。このような送風装置４０は、小型のモータ４２を具備させることによって、空気吸込口側の面と空気吐出口側の面との間の距離（送風装置の厚さ）Ｔを極力小さくさせて構成することができるようになる。

また、図３は、図１に示したように、送風装置４０が第１ヒートシンク２２と第２ヒートシンク３２とによって挟持されるように配置されている状態を示した斜視図である。この場合、第１ヒートシンク２２に形成された各放熱フィン２２Ｆは隣接する他の放熱フィン２２Ｆとの間において、送風装置４０の空気吸込口へ空気を送り込む空気通路として構成でき（図中矢印αは該空気通路を通して空気が送り込まれている状態を示している）、その際に、各放熱フィン２２Ｆを充分に空冷させることから、放熱効果の向上を図った構成とすることができる。同様に、第２ヒートシンク３２に形成された各放熱フィン３２Ｆは隣接する他の放熱フィン３２Ｆとの間において、送風装置４０の空気吐出口から空気を吐き出させる空気通路として構成でき（図中矢印βは該空気通路を通して空気が吐き出されている状態を示している）、その際に、各放熱フィン３２Ｆを充分に空冷させることから、放熱効果の向上を図った構成とすることができる。

このように、送風装置４０を設置することにより、第１ヒートシンク２２、第２ヒートシンク３２の放熱効果を大幅に向上させることができることから、第１ヒートシンク２２、第２ヒートシンク３２を小型化させることができ、車両用灯具１０の灯室１３内においてこれら第１ヒートシンク２２、第２ヒートシンク３２の占めるスペースを小さくすることができるようになる。本実施態様では、第１ヒートシンク２２の高さＨ１を、その放熱フィン２２Ｆの高さを小さくすることによって、従来の発光ダイオード用ヒートシンク２２’の高さＨ１’（図４参照）よりも大幅に小さくし、第２ヒートシンク３２の高さＨ２を、その放熱フィン３２Ｆの高さを小さくすることによって、光源駆動回路基板用のヒートシンク３２’の高さＨ２’（図４参照）よりも大幅に小さくしている。この場合、送風装置４０を新たに設置する必要があるが、上述したように、該送風装置４０は、その厚さＴを小さく構成することができることから、本実施態様において、第１ヒートシンク２２の高さＨ１、第２ヒートシンク３２の高さＨ２、送風装置４０の厚さＴの合計値を、従来の発光ダイオード用ヒートシンク２２’の高さＨ１’、光源駆動回路用ヒートシンク３２’の高さＨ２’の合計値よりも小さくすることができる。

なお、図１において、光源駆動回路基板３１は、ハウジング１２に形成された孔１２Ｈを通して挿入された電源および信号線Ｌ１が接続されている。また、光源駆動回路基板３１は、電源供給線Ｌ２を介して発光ダイオード２４を点灯するようになっているとともに、電源供給線Ｌ３を介して送風装置４０を駆動させるようになっている。

以上説明したことから明らかなように、本発明による車両用灯具１０によれば、灯室１３内に配置させる発光ダイオード２４用の第１ヒートシンク２２および光源駆動回路基板３１用の第２ヒートシンク３２において、充分な放熱を確保できるにも拘わらず、それぞれの体積を小さく構成できるようになる。
（実施態様２）
実施態様１では、送風装置４０を、その空気吸込口が発光ダイオード２４を搭載する第１ヒートシンク２２に対向され、空気吐出口が光源駆動回路基板３１を搭載する第２ヒートシンク３２に対向されて配置させるようにしたものである。このような構成は、発光ダイオード２４の放熱効率を光源駆動回路基板３１の放熱効率よりも大きくしようとした場合に効果的となる。

このため、光源駆動回路基板３１の放熱効率を発光ダイオード２４の放熱効率よりも大きくしようとした場合、送風装置４０を、その空気吸込口が光源駆動回路基板３１を搭載する第２ヒートシンク３２に対向され、空気吐出口が発光ダイオード２４を搭載する第１ヒートシンク２２に対向されるように配置するようにしてもよいことはもちろんである。
（実施態様３）
実施態様１では、第１ヒートシンク２２の放熱フィン２２Ｆ、および第２ヒートシンク３２の放熱フィン３２Ｆは、いずれも、図中ｙ方向に延在され図中ｘ方向に並設されて形成するようにしたものである。しかし、これに限定されることはないことはいうまでもない。灯室１３の周囲の形態に応じて、各放熱フィン２２Ｆ、３２Ｆの延在方向を設定することができる。このため、第１ヒートシンク２２の放熱フィン２２Ｆと第２ヒートシンク３２の放熱フィン３２Ｆの延在方向が異なってもよいことはもちろんである。
（実施態様４）
実施態様１では、第１ヒートシンク２２と第２ヒートシンク３２は、送風装置４０を挟持して、ほぼ完全に重なり合うように配置されるようにしたものである。しかし、これらは必要に応じて、ずれを生じさせるように配置されるようにしてもよい。灯室１３のスペース内の形態に応じ、たとえば、第２ヒートシンク３２を第１ヒートシンク２２に対して若干ずらして配置せざるを得ない事情が生じる場合があるからである。同様の理由から、第１ヒートシンク２２と第２ヒートシンク３２は、送風装置４０と対向する側の面積に相違があってもよいことはいうまでもない。
（実施態様５）
実施態様１では、送風装置４０を、第１ヒートシンク２２および第２ヒートシンクを冷却する冷却装置として用いたものである。しかし、この冷却装置としては、必ずしも送風装置４０に限定されることはなく、厚さを比較的小さく構成できる装置であれば適用できることはいうまでもない。
（実施態様６）
実施態様１では、たとえば前照灯（ヘッドランプ）からなる車両用灯具について説明したものである。しかし、前照灯に拘わらず他のランプにも適用できることはいうまでもない。

以上説明したことから明らかになるように、本発明の車両用灯具によれば、その灯室内に配置させる発光素子用の放熱器および光源駆動回路基板用の放熱器において、充分な放熱を確保できるにも拘わらず、それぞれの体積を小さく構成できるようになる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０……車両用灯具、１１……前面レンズ、１２……ハウジング、１２Ａ……開口（ハウジングの）、１３……灯室、１４……溝、１５……ホットメルト、２０……ランプ、２２……第１ヒートシンク、２２Ｆ……放熱フィン、２４……発光ダイオード、２４Ａ……光照射部、２６……リフレクタ、２６Ａ……光反射面、３１……光源駆動回路基板、３１Ｄ……放熱を必要とする素子、３２……第２ヒートシンク、３２Ｐ……突起体、３４……シールド材、４０……送風装置、４２……モータ、４４……羽、４６……枠体。

Claims (3)

1. 前面レンズとハウジングによって画成される灯室内に、光源となる発光素子と、前記発光素子を搭載する第１放熱器と、前記発光素子を点灯駆動させる回路基板と、前記回路基板を搭載する第２放熱器と、冷却装置と、が具備され、
   前記第１放熱器と第２放熱器は、前記冷却装置を挟持するように配置されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記冷却装置は、送風手段からなり、前記第１放熱器および前記第２放熱器のうちの一方に対向する面に空気吸込口を、前記第１放熱器および前記第２放熱器のうちの他方に対向する面に空気吐出口を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１放熱器は前記冷却装置に対向する側に複数の放熱フィンが設けられ、前記第２放熱器は前記冷却装置に対向する側に複数の放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。

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