JP6287431B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、ヒートシンク上に２つのＬＥＤを配置し、ＬＥＤの発熱による出力低下を抑制するためにＬＥＤ同士の間にスリットを設けたヒートシンクを用いた車両用灯具が開示されている（特許文献１）。

一方、近年、ＬＥＤのような光源からの光を直接レンズに入射させ、レンズによって配光制御を行う車両用灯具の需要が高まっている。
このような車両用灯具にあっては、配光制御をリフレクタで行うもののように、リフレクタでレンズに光が十分に入射できるように配光制御を行えないため、光源からの光が十分にレンズに収まるようにレンズ自体を光源に近づけて配置する必要がある。
このため、レンズがヒートシンクの光源配置面に近い位置に配置されるので、ヒートシンクとレンズとに囲まれる空間が狭くなる。
そして、光源が、この狭い空間内に配置されるため、光源が発する熱が空間内にこもり易く、放熱性が低下する。
そうすると、ヒートシンク自体の温度も上昇し、その熱が伝わってヒートシンクに取付けるレンズの固定部が変形し、レンズの位置ズレが発生することで配光性能が劣化する恐れがある。
また、上述の空間内に熱がこもり、空間内の温度が高温になるとレンズ自体がその高温に耐えられず熱劣化する恐れもある。
さらに、上記のように熱がこもり、光源付近の温度が高くなるとＬＥＤの発光効率が低下するという問題もある。

特開２０１１−２８９６３号公報

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、放熱性を高めレンズの熱劣化やレンズの位置ズレを抑制し、高い配光性能が得られるとともに、光源の発光効率の低下を抑制することができる車両用灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は以下の構成によって把握される。
（１）本発明の車両用灯具は、光を照射する光源と、前記光源の前方側に配置され、一対の取付用の脚部を有するレンズと、前記光源及び前記一対の前記脚部を載置する車両前方側に向いた載置面と前記載置面の裏面に車幅方向に並ぶとともに車両後方側に延びる複数の放熱フィンとを有するヒートシンクと、を備え、前記載置面は、前記光源を搭載する光源搭載部と、前記光源搭載部を挟んで設けられ、前記脚部を搭載する前記光源搭載部と略面一の一対の脚部搭載部とを有し、前記光源搭載部と前記脚部搭載部との間が、車両上下方向に延びる溝で離間するように、前記車両後方側に延びる前記放熱フィンの中間に設けられた架橋部で架橋されている。

（２）上記（１）の構成において、前記架橋部で架橋される放熱フィン同士の間を接続する補強リブを備え、前記補強リブは、前記架橋部近傍から車両後方側となる範囲の位置に設けられる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記光源から照射される光の一部を遮光するシェードを備え、前記シェードが一対の取付部を有し、前記取付部が前記脚部搭載部に設けられた前記脚部を固定する固定部に前記脚部とともに固定される。

本発明によれば、放熱性を高めレンズの熱劣化やレンズの位置ズレを抑制し、高い配光性能が得られるとともに、光源の発光効率の低下を抑制することができる車両用灯具を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両用灯具を示す図である。 図１の車両用灯具の光源ユニットを示す斜視図である。 図２の光源ユニットの分解斜視図である。 （ａ）光源ユニットのヒートシンクの正面図である。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（ｄ）（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、この明細書において、前、後、上、下、左、右は、車両用灯具を車両に搭載した際の車両に乗車する運転者から見た方向を示す。また、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ番号を付している。

図１に示すように、本実施形態の車両用灯具は、車両１０２の前方側に配置される車両用灯具１０１Ｒ，１０１Ｌであり、以下の説明では、特に断りがない限り、車両用灯具の説明は、右側の車両用灯具１０１Ｒについて説明する。
図２は、車両用灯具１０１Ｒ内に配置される光源ユニット１を示しているものであり、この光源ユニットは、図示しない車両前方側に開口したランプハウジングとランプハウジングの開口を塞ぐように取り付けられるアウタレンズとで形成される灯室内に配置される。

図３は、光源ユニット１の分解斜視図である。図３に示される通り、光源ユニット１は、半導体型光源１２と、半導体型光源１２の前方側に配置されるレンズ３０と、半導体型光源１２とレンズ３０との間に配置されるシェード２０と、半導体型光源１２、レンズ３０及びシェード２０が配置されるヒートシンク１０とを主に備えている。

（半導体型光源）
半導体型光源１２は、図３に示すように、基板１２ｂ上に発光チップ１２ａが実装された、例えばＬＥＤ、ＥＬ（有機ＥＬ）等の自発行半導体型光源である。なお、発光チップ１２ａは封止樹脂で封止してパッケージ化されていてもよい。また、図示しないが基板１２ｂには発光チップ１２ａに電源（バッテリー）からの電流を供給するコネクタが取り付けられている。そして、基板１２ｂは、ヒートシンク１０の光源搭載部１１１に設けられる光源取付構造１１２に取付けられる。

発光チップ１２ａは、例えば複数個の正方形のチップを水平方向に配列して、全体として平面長方形状になっており、その正面が発光面になっている。
なお、チップは正方形に限定されるものではなく、長方形であってもよく、また、用いるチップの数も複数個に限られず１個であってもよい。

（レンズ）
レンズ３０は、図３に示すように、レンズ部３１の車両幅方向の端部にヒートシンク１０に取付けるための一対の取付用の脚部３２ａ，３２ｂが形成されており、それら脚部３２ａ，３２ｂの端部には、ヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに設けられる固定部１１ａ，１１ｂに取付けるために用いられる２つの貫通孔が設けられた取付構造３３ａ，３３ｂが形成されている。
レンズ３０には、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などの光透過性材料を好適に用いることができる。

（シェード）
シェード２０は、図３に示すように、半導体型光源１２とレンズ３０との間に配置され、半導体型光源１２からの光がレンズ部３１に照射されるように開口２２を有し、この開口２２を通った光がレンズ部３１に入射する。一方、この開口２２の周縁に照射されるようなグレア光になる恐れがある光については、その開口２２の周縁によって遮光される。

シェード２０もレンズ３０と同様に車両幅方向の端部にヒートシンク１０に取付けるため一対の取付部２１ａ，２１ｂが形成されており、その取付部２１ａ，２１ｂには、それぞれ、ヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに設けられる固定部１１ａ，１１ｂに取付けるために用いられる２つの貫通孔が設けられている。

シェード２０もレンズ３０と同様に、例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂など材料を好適に用いることができるが、光を遮光する必要があるので着色等が施されている。なお、シェード２０は、樹脂に限定されるものではなく、金属などであってもよいが樹脂の方が成形性などの点で自由度が高いので好ましい。
なお、シェード２０は必ずしも設ける必要はなく、したがって、シェード２０を設けていない光源ユニット１の場合もある。

（ヒートシンク）
ヒートシンク１０は、熱伝導性の高い金属部材や樹脂部材などからなり、本実施形態では、アルミダイガスト製からなる。
図３に示すように、半導体型光源１２、レンズ３０及びシェード２０を載置するための載置面１１０が車両前方側に向くように設けられ、その載置面１１０の裏面（車両後方側）には、車両幅方向に並ぶ複数の放熱フィン１１４が、車両後方側に延びるように形成されている。

また、載置面１１０には、中央部に光源搭載部１１１が設けられ、その光源搭載部１１１を挟んで両側に光源搭載部１１１と略面一の一対の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂが設けられている。
図３に示すように、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間には、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとが離間するように、車両上下方向に延びる一対の溝１１６ａ，１１６ｂが設けられている。

図４を参照しながら、ヒートシンク１０の構造について、より詳細に説明する。
図４（ａ）は、ヒートシンク１０の正面図であり、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図を図４（ｂ）に示している。

図４（ｂ）を見るとわかるとおり、溝１１６ａ，１１６ｂの部分には、車両後方側（紙面の下側）に延びる放熱フィン１１４の中間に架橋部１１５ａ，１１５ｂが設けられており、この架橋部１１５ａ，１１５ｂによって、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとは、溝１１６ａ，１１６ｂで離間した状態を保ちながら繋がった状態になっている。

また、本実施形態では、脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに応力がかかったときに、この離間距離が変るような変形が起きないように、図３に示すように、一対の補強リブ１１７ａ，１１７ｂが溝１１６ａ，１１６ｂを挟む光源搭載部１１１側の放熱フィン１１４と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂ側の放熱フィン１１４との間を渡すように設けられている。

図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示したものであり、図４（ｄ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示したものである。
図４（ｃ）、（ｄ）は、どちらも紙面右側が車両後方側で、左側が車両前方側になっている。

図４（ｃ）、（ｄ）に示されるように、補強リブ１１７ａ，１１７ｂは、架橋部１１５ａ，１１５ｂから車両後方側に設けられるようにしている。
また、図３に示されるように、補強リブ１１７ａ，１１７ｂは、放熱フィン１１４の車両上方側の端部間を渡すように設けられている。なお、補強リブ１１７ａ，１１７ｂは、放熱フィン１１４の車両下方側の端部間を渡すように設けられていてもよい。

後ほど詳細に説明するが、補強リブ１１７ａ，１１７ｂを架橋部１１５ａ，１１５ｂから車両後方側に設けるようにすることで、溝１１６ａ，１１６ｂを車両上下方向に吹き抜け状態とできるようにしている。
ここで、架橋部１１５ａ，１１５ｂから少し車両前方側に補強リブ１１７ａ，１１７ｂの一部が出ていても、溝１１６ａ，１１６ｂの車両上下方向への吹き抜け状態を保てるので、補強リブ１１７ａ，１１７ｂは、架橋部１１５ａ，１１５ｂ近傍から車両後方側となる範囲の位置に設けられていればよい。

なお、補強リブ１１７ａ，１１７ｂは、必ず設けなければならないものではないが、補強リブ１１７ａ，１１７ｂが設けられることで、上述のように、脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに応力がかかったときに、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間の距離が変ることを防止できるので補強リブ１１７ａ，１１７ｂを設けることが好適である。

また、図３に示すように、本実施形態では、脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂには、レンズ３０及びシェード２０を固定するために車両前方側に延びるピン構造とスクリュー用の螺旋溝が設けられた孔とからなる固定部１１ａ，１１ｂが設けられている。

そして、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂ及びレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに設けられた上側の貫通孔に、ヒートシンク１０の固定部１１ａ，１１ｂの車両前方側に延びるピン構造を挿通させるとともに、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂ及びレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに設けられた下側の貫通孔を通してスクリュー４０ａ，４０ｂを、ヒートシンク１０の固定部１１ａ，１１ｂのスクリュー用の螺旋溝が設けられた孔に螺合させることで、シェード２０及びレンズ３０をヒートシンク１０の脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂに共止めすることで、図２に示される光源ユニット１が組立てられる。

なお、このシェード２０及びレンズ３０のヒートシンク１０への取付け作業に先立って、ヒートシンク１０の光源搭載部１１１の光源取付構造１１２に半導体型光源１２の取付けを行っておく。

（本実施形態の作用効果）
図２に示されるように、光源ユニット１には、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間が、車両上下方向に延びる溝１１６ａ，１１６ｂで離間するようにされている。
半導体型光源１２が発光すると、熱が発生し、図４（ｂ）に矢印で示すように、その熱は、光源搭載部１１１から脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂへと熱伝導する。
このとき、この溝１１６ａ，１１６ｂの部分にある空気が暖められ、この溝１１６ａ，１１６ｂに沿った上昇気流が生まれる。
そうすると、この上昇気流の流れに引かれる形で、溝１１６ａ，１１６ｂの車両下方側からは冷たい空気が溝１１６ａ，１１６ｂに沿って吸い込まれるので、効率よく溝１１６ａ，１１６ｂの部分が冷却される。

例えば、図４（ｂ）において、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの間に溝１１６ａ，１１６ｂがなく繋がっているような場合、上述のような冷却効果が得られないので、その分、載置面１１０の温度上昇が起きやすく、その熱がシェード２０及びレンズ３０を固定する固定部１１ａ，１１ｂに伝わり、シェード２０取付部２１ａ，２１ｂ及びレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂが変形し、シェード２０及びレンズ３０の位置ズレ等が発生しやすい。

より具体的には、本実施形態のように、溝１１６ａ，１１６ｂが設けられていない場合には、半導体型光源１２が発する熱は、最短距離でシェード２０の取付部２１ａ，２１ｂやレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに伝熱されることになるが、本実施形態のように、溝１１６ａ，１１６ｂが設けられていると、図４（ｂ）に矢印で示すように、半導体型光源１２が発する熱は、架橋部１１５ａ，１１５ｂを通るように、大きく迂回して伝熱されることになる。

そして、上記で説明した通り、この溝１１６ａ，１１６ｂの部分は、冷却効果が高くなっているので、この大きく迂回して伝熱される過程で熱が放熱され、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂやレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂに熱が伝わることを抑制することができる。
この結果、シェード２０の取付部２１ａ，２１ｂやレンズ３０の取付構造３３ａ，３３ｂの熱による変形や熱劣化を効率よく抑制することができる。

また、溝１１６ａ，１１６ｂは光源搭載部１１１に隣接しているので光源搭載部１１１の熱を効率よく放熱するため、光源搭載部１１１を通じて半導体型光源１２自体の温度上昇も抑制できるため、半導体型光源１２の温度上昇に伴う発光効率の低下を抑制することができる。

さらに、補強リブ１１７ａ，１１７ｂを設けることで、光源搭載部１１１と脚部搭載部１１３ａ，１１３ｂとの位置関係を安定して所定の距離に保てるようにしつつ、その補強リブ１１７ａ，１１７ｂの設ける範囲を架橋部１１５ａ，１１５ｂ近傍から車両後方側となる範囲の位置とすることで、溝１１６ａ，１１６ｂ内の空気の流れを阻害しないようにしている。

本実施形態では、ヒートシンク１０の固定部１１ａ，１１ｂは、シェード２０及びレンズ３０で共用できる構造としたので、シェード２０用の固定部とレンズ３０用の固定部とを別々に形成するものと比較して、固定部の構造をシンプルにすることができ、ヒートシンク１０の加工費を低減することができる。

加えて、溝１１６ａ，１１６ｂを流れる空気の一部は、車両前方側が、レンズ３０やシェード２０で塞がれている半導体型光源１２の周辺にも流れ込むので、半導体型光源１２の周辺に熱がこもるのを抑制し、樹脂で形成されているレンズ３０やシェード２０が高温に曝されて熱劣化することを抑制するだけでなく、半導体型光源１２付近の温度を下げるため、半導体型光源１２の温度上昇に伴う発光効率の低下も抑制できる。

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。

１ 光源ユニット
１０ ヒートシンク
１１ａ，１１ｂ 固定部
１２ 半導体型光源
１２ａ 発光チップ
１２ｂ 基板
２０ シェード
２１ａ，２１ｂ 取付部
３０ レンズ
３１ レンズ部
３２ａ，３２ｂ 脚部
３３ａ，３３ｂ 取付構造
４０ａ，４０ｂ スクリュー
１１０ 載置面
１１１ 光源搭載部
１１２ 光源取付構造
１１３ａ、１１３ｂ 脚部搭載部
１１４ 放熱フィン
１１５ａ、１１５ｂ 架橋部
１１６ａ、１１６ｂ 溝
１１７ａ、１１７ｂ 補強リブ

Claims (2)

1. 光を照射する光源と、
   前記光源の前方側に配置され、一対の取付用の脚部を有するレンズと、
   前記光源及び前記一対の前記脚部を載置する車両前方側に向いた載置面と前記載置面の裏面に車幅方向に並ぶとともに車両後方側に延びる複数の放熱フィンとを有するヒートシンクと、を備え、
   前記載置面は、
   前記光源を搭載する光源搭載部と、
   前記光源搭載部を挟んで設けられ、前記脚部を搭載する前記光源搭載部と略面一の一対の脚部搭載部とを有し、
   前記光源搭載部と前記脚部搭載部との間が、車両上下方向に延びる溝で離間するように、前記車両後方側に延びる前記放熱フィンの中間に設けられた架橋部で架橋されており、
   前記架橋部で架橋される放熱フィン同士の間を接続する補強リブを備え、
   前記補強リブは、前記架橋部近傍から車両後方側となる範囲の位置に設けられることを特徴とする車両用灯具。
2. 光を照射する光源と、
   前記光源の前方側に配置され、一対の取付用の脚部を有するレンズと、
   前記光源及び前記一対の前記脚部を載置する車両前方側に向いた載置面と前記載置面の裏面に車幅方向に並ぶとともに車両後方側に延びる複数の放熱フィンとを有するヒートシンクと、を備え、
   前記載置面は、
   前記光源を搭載する光源搭載部と、
   前記光源搭載部を挟んで設けられ、前記脚部を搭載する前記光源搭載部と略面一の一対の脚部搭載部とを有し、
   前記光源搭載部と前記脚部搭載部との間が、車両上下方向に延びる溝で離間するように、前記車両後方側に延びる前記放熱フィンの中間に設けられた架橋部で架橋されており、
   前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記光源から照射される光の一部を遮光するシェードを備え、
   前記シェードが一対の取付部を有し、
   前記取付部が前記脚部搭載部に設けられた前記脚部を固定する固定部に前記脚部とともに固定されることを特徴とする車両用灯具。

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