KR101045628B1 - 차량용 등기구 - Google Patents

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KR101045628B1
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마사야스 이토
츠카사 도키다
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가부시키가이샤 고이토 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 효율적으로 확산시키고, 이 열을 투광 커버에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있는 기술을 제공한다.
차량용 등기구(10)는 전단 개구부를 갖는 등기구 보디(12)와, 전단 개구부를 덮도록 등기구 보디(12)에 설치된 투광 커버(14)를 포함하여 형성된 등실(13); 등실(13) 내에 수용되고, 광원으로서의 반도체 발광 소자(32)를 포함하는 광학 유닛(30); 반도체 발광 소자(32)가 배치되는 배치면을 갖는 광원 탑재부(54)와, 광원 탑재부(54)와 열적으로 접하며, 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향으로 연장되는 통풍로가 형성되도록 배치된 복수의 방열 핀(56)을 포함하고, 광학 유닛(30)을 지지하는 브래킷(50); 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향을 향해 통풍로 내를 공기가 흐르도록 송풍하는 팬(70)을 구비한다.

Description

차량용 등기구{VEHICULAR LAMP}
본 발명은, 차량용 등기구에 관한 것으로, 특히 반도체 발광 소자를 광원으로 하는 차량용 등기구에 관한 것이다.
최근, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등의 반도체 발광 소자를 광원으로서 사용한 차량용 등기구가 알려져 있다. 차량용 등기구의 광원으로서 반도체 발광 소자를 이용하는 경우, 차량용 등기구에 요구되는 광량 레벨을 만족시키기 위해, 반도체 발광 소자의 발광을 최대한 이용하는 것이 요구되고 있다.
일반적으로, 반도체 발광 소자는, 고출력을 얻기 위해 큰 전류를 공급하면 발열이 증가하지만, 발열에 의해 반도체 발광 소자의 온도가 고온으로 되면 발광 효율이 저하되는 성질을 갖는다. 이 때문에, 반도체 발광 소자로부터의 열을 효율적으로 방열하기 위해, 다양한 차량용 등기구의 방열 구조가 제안되어 있다.
예컨대, 전단이 개방된 케이스와 전단 개구부를 폐쇄하는 전면(前面) 렌즈와, 반도체 발광 소자를 갖는 광원 유닛과, 광원 유닛에 접촉하는 히트 싱크와, 풍차 팬을 구비하는 차량용 등기구가 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 차량용 등기구에서는, 자동차의 주행 시에 생기는 바람에 의해 풍차 팬을 회전시키고, 풍 차 팬의 회전에 의해 생긴 공기 흐름이 히트 싱크 근방을 흐름으로써 히트 싱크를 냉각하며, 이에 따라 반도체 발광 소자로부터의 방열의 효율화를 도모하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2007-35335호 공보
그런데, 반도체 발광 소자로부터 조사된 광은 소위 복사열 효과가 거의 발생하지 않는다. 이 때문에, 반도체 발광 소자의 광이 등기구 보디의 전단 개구부를 덮는 투광 커버를 투과하여 전방에 조사되었을 때에, 투광 커버는 전혀 따뜻하게 되지 않으며, 그 결과, 투광 커버의 외표면에 부착된 눈이나 얼음을 녹이기 어렵다고 하는 문제가 있다.
이에 비해, 투광 커버 외표면에의 착설이나 착빙에 대한 대책으로서 히터 등의 열원을 설치하는 방법도 고려되지만, 히터를 설치하게 되면 제조 비용이 증가하고, 또한 히터를 승온시키기 위한 전력이 필요해지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 반도체 발광 소자의 발열을 투광 커버에의 착설이나 착빙에 대한 대책으로 이용하는 것이 고려되며, 이에 따르면, 전력 절약과 비용면에서 바람직하다.
전술한 특허 문헌 1에 개시된 차량용 등기구에서는, 히트 싱크의 열이 케이스 내의 공기 전체에 방열되기 때문에, 전면 렌즈가 약간 따뜻하게 되고, 전면 렌즈에 있어서의 어느 정도의 융설 융빙 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 그 효과는 충분하지 않고, 개선의 여지가 있다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 효율적으로 확산시키고, 이 열을 투광 커버에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 특정 형태는 차량용 등기구이고, 이 차량용 등기구는, 전단 개구부를 갖는 등기구 보디와, 전단 개구부를 덮도록 등기구 보디에 설치된 투광 커버를 포함하여 형성된 등실; 등실 내에 수용되고, 광원으로서의 반도체 발광 소자를 포함하는 광학 유닛; 반도체 발광 소자가 배치되는 배치면을 갖는 광원 탑재부와, 광원 탑재부와 열적으로 접하며, 등기구 보디측으로부터 투광 커버의 방향으로 연장되는 통풍로가 형성되도록 배치된 복수의 방열 핀을 포함하며, 광학 유닛을 지지하는 지지 부재; 등기구 보디측으로부터 투광 커버의 방향을 향해 통풍로 내를 공기가 흐르도록 송풍하는 팬을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 형태에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 효율적으로 확산시키고, 이 열을 투광 커버에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있다.
상기 형태에 있어서, 광원 탑재부는 광학 유닛의 광축 방향으로 연장되고, 방열 핀은, 통풍로가 배치면과 평행하게 되도록 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 효율적으로 확산시키고, 이 열을 투광 커버에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 형태에 있어서, 방열 핀은, 광원 탑재부의 배치면과 반대면측에 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 보다 효율적으로 확산시킬 수 있다.
또한, 상기 형태에 있어서, 광학 유닛을 제1 광학 유닛으로 하고, 광원 탑재부를 제1 광원 탑재부로 하며, 제1 광학 유닛과는 별도로 등실 내에 수용되고, 광 원으로서의 다른 반도체 발광 소자를 포함하는 제2 광학 유닛과, 제1 광원 탑재부와는 별도로 지지 부재에 설치되며, 다른 반도체 발광 소자가 배치되는 배치면을 갖는 제2 광원 탑재부를 구비하고, 방열 핀은, 한쪽 단부 영역의 적어도 일부가 제1 광원 탑재부에 열적으로 접하며, 단부 영역과 반대측의 단부 영역의 적어도 일부가 제2 광원 탑재부에 열적으로 접하고 있을 수도 있다. 이에 따르면, 차량용 등기구의 소형화와 저비용화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 형태에 있어서, 통풍로가 등기구 보디측으로부터 투광 커버측에 걸쳐 광폭으로 이루어지도록 방열 핀을 형성할 수도 있다. 이에 따르면, 투광 커버의 보다 넓은 범위에 착설이나 착빙에 대한 대책을 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 발광 소자에서 발생한 열을 효율적으로 확산시키고, 이 열을 투광 커버에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 적합한 실시형태를 바탕으로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 나타내는 동일하거나 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 붙임으로써, 중복 설명은 적절하게 생략한다. 또한, 실시형태는 발명을 한정하는 것이 아닌 예시로서, 실시형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합이 반드시 발명의 본질적인 것은 아니다.
(실시형태 1)
도 1은 실시형태 1에 따른 차량용 등기구의 개략 수직 단면도이다. 도 2는 방열 핀에 형성된 통풍로와 팬의 위치 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 실시형태 1에 따른 차량용 등기구(10)는 전단 개구부를 갖는 등기구 보디(12)와, 투광성 재료로 형성되고, 전단 개구부를 덮도록 등기구 보디(12)에 설치된 투광 커버(14)에 의해 형성된 등실(13)을 구비한다. 등실(13) 내에는, 광원으로서의 반도체 발광 소자(32)를 포함하는 광학 유닛(30)이 수용되어 있다. 또한, 차량용 등기구(10)는 광학 유닛(30)을 지지하는 지지 부재로서의 브래킷(50)과, 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향을 향해 송풍하는 팬(70)을 구비한다.
광학 유닛(30)은 반사형의 프로젝터형 광학 유닛이고, 반도체 발광 소자(32)와, 반도체 발광 소자(32)로부터의 광을 차량 전방으로 반사하는 리플렉터(34)와, 쉐이드(36)와, 투영 렌즈(38)를 구비한다.
반도체 발광 소자(32)는 예컨대 발광 다이오드(LED)이고, 대략 반구형의 캡으로 덮힌 발광 칩(32a)과, 세라믹 등으로 형성된 열전도성 절연 기판(32b)을 구비한다. 발광 칩(32a)은 열전도성 절연 기판(32b) 상에 배치되어 있다. 반도체 발광 소자(32)는, 그 광 출사 방향이 광학 유닛(30)의 광축(도 1의 좌측 방향)과 대략 수직이 되는 대략 수직 상방을 향하는 상태로, 브래킷(50)의 후술하는 광원 탑재부(54) 상에 배치되어 있다. 또, 반도체 발광 소자(32)의 조사축은, 그 형상이나 전방에 조사되는 배광에 따라 조정 가능하다. 또한, 반도체 발광 소자(32)는 복수의 발광 칩(32a)을 설치한 구성이라도 좋다.
리플렉터(34)는 예컨대 회전 타원면의 일부로 구성된 반사면이 내측에 형성 된 반사 부재이고, 그 일단이 브래킷(50)의 광원 탑재부(54)에 고정되어 있다. 또한, 쉐이드(36)는 대략 수평으로 배치된 평면부(36a)를 갖고 있고, 이 평면부(36a)보다도 전방 영역은 아래쪽으로 오목형으로 만곡된 만곡부(36b)로서 구성되며, 반도체 발광 소자(32)로부터 출사된 광을 반사하지 않게 되어 있다. 리플렉터(34)는 그 제1 초점이 반도체 발광 소자(32) 근방에 위치하고, 그 제2 초점이 쉐이드(36)의 평면부(36a)와 만곡부(36b)가 이루는 능선(36c) 근방에 위치하도록 설계 배치되어 있다.
투영 렌즈(38)는, 리플렉터(34)의 반사면에서 반사된 광을 등기구 전방에 투영하며, 전방측 표면이 볼록면이고 후방측 표면이 평면인 평볼록 비구면 렌즈이며, 그 후측 초점면 상의 상(像)을, 등기구 전방에 반전상으로서 투영하도록 구성되어 있다. 투영 렌즈(38)는 차량 전후 방향으로 연장되는 광학 유닛(30)의 광축 상에 배치되고, 쉐이드(36)의 차량 전방측 선단부에서 고정되어 있다. 투영 렌즈(38)의 후방 초점은, 예컨대 리플렉터(34)의 제2 초점과 대략 일치하도록 구성되어 있다.
반도체 발광 소자(32)의 발광 칩(32a)으로부터 출사된 광은, 리플렉터(34)의 반사면에서 반사되고, 제2 초점을 통해 투영 렌즈(38)에 입사된다. 투영 렌즈(38)에 입사된 광은, 투영 렌즈(38)에서 집광되어 대략 평행한 광으로서 전방에 조사된다. 또한, 쉐이드(36)의 능선(36c)을 경계선으로 하여, 일부의 광이 평면부(36a)에서 반사되고, 광이 선택적으로 차단되어 차량 전방에 투영되는 배광 패턴에 경사 컷오프 라인이 형성된다.
브래킷(50)은 대략 판형의 본체부(52)와, 본체부(52)의 한쪽 면으로부터 돌 출하여 광학 유닛(30)의 광축 방향으로 연장되고, 돌출 방향을 따른 배치면에 반도체 발광 소자(32)가 탑재되는 광원 탑재부(54)와, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열을 확산시키기 위한 방열 핀(56)을 구비한다.
본체부(52)에는 변가장자리부의 소정 위치에 관통 구멍이 설치되어 있고, 브래킷(50)은 등기구 보디(12)를 관통하여 전방으로 연장하는 에이밍 스크류(60) 및 레벨링 샤프트(62)가 본체부(52)의 관통 구멍에 삽입되어, 등기구 보디(12)에 부착되어 있다. 레벨링 샤프트(62)는 레벨링 액추에이터(64)에 접속되어 있다. 차량용 등기구(10)는, 에이밍 스크류(60)와, 레벨링 샤프트(62) 및 레벨링 액추에이터(64)에 의해, 광학 유닛(30)의 광축을 수평 방향 혹은 수직 방향으로 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
광원 탑재부(54)는 반도체 발광 소자(32)가 배치되는 배치면을 갖고, 반도체 발광 소자(32)가 상기 배치면에 배치되어 있다. 또한, 광원 탑재부(54)의 배치면측에는 리플렉터(34)의 일단이 고정되고, 또한 광원 탑재부(54)의 본체부(52)와 반대측의 단부에는 쉐이드(36)가 고정되어 있다.
본체부(52)에 있어서의 광원 탑재부(54)의 아래쪽 영역에는, 차량 전후 방향으로 관통하는 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)이 형성되어 있고, 복수의 방열 핀(56)이 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)을 관통하도록 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 광원 탑재부(54)의 반도체 발광 소자(32)의 배치면과 반대측의 면에, 평판형의 베이스부(57)가 배치되어 있다.
방열 핀(56)은 평판 핀이고, 베이스부(57)를 통해 광원 탑재부(54)의 배치면 과 반대측의 면에 열적으로 접하고 있다. 또, 방열 핀(56)은 베이스부(57)를 개재하지 않고 광원 탑재부(54)에 직접 돌출 설치된 구성일 수도 있다. 방열 핀(56)은, 복수의 방열 핀(56) 사이에 형성되는 통풍로(58)가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향으로 연장되도록, 즉 통풍로(58)를 통한 공기가 투광 커버(14)에 유도되도록 배치되어 있다. 또한, 방열 핀(56)은 통풍로(58)가 광원 탑재부(54)의 배치면과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 전술한 바와 같이, 방열 핀(56)은 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)을 관통하도록 배치되어 있기 때문에, 통풍로(58)도 또한 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)을 관통하도록 형성되고, 본체부(52)의 차량 후방측의 공간과 차량 전방측의 공간이 통풍로(58)에 의해 연결되어 있다.
방열 핀(56) 및 베이스부(57)는 예컨대 알루미늄 등의 고열전도율의 금속으로 형성되고, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열은, 광원 탑재부(54)에 전달된 후, 베이스부(57)를 통해 방열 핀(56)에 전달된다. 방열 핀(56)에 전달된 열은, 방열 핀(56)으로부터 등실(13) 내의 공기에 방출된다.
본 실시형태에서는, 방열 핀(56)이 광원 탑재부(54)의 배치면과 반대면측에 배치되어 있다. 즉, 방열 핀(56)은 베이스부(57)를 개재하여 광원 탑재부(54)의 배치면과 반대측의 면에 돌출 설치되어 있다. 이 때문에, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열이 광원 탑재부(54)로부터, 광원 탑재부(54)의 바로 아래에 배치된 방열 핀(56)에 전달된다. 따라서, 본체부(52)의 광원 탑재부(54)와 반대측의 면에 방열 핀(56)이 설치되는 경우에 비해, 보다 효율적으로 반도체 발광 소자(32)에서 발생한 열을 방열 핀(56)에 전달할 수 있다. 또한, 방열 핀(56)이 광원 탑재부(54)의 아래쪽에 설치됨으로써, 등실(13) 내에서의 본체부(52)의 차량 후방측의 공간을 생략할 수 있기 때문에, 차량용 등기구(10)의 박형화가 가능해진다.
또, 방열 핀(56)은 통풍로(58)가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측에 걸쳐, 즉 공기의 흐름이 상류측으로부터 하류측에 걸쳐 광폭으로 이루어지도록 형성할 수도 있다. 이와 같이 방열 핀(56)을 형성한 경우에는, 통풍로(58)를 통한 공기의 송풍 범위가 좌우 방향으로 넓어지기 때문에, 투광 커버(14)의 넓은 범위에 따뜻해진 공기를 유도할 수 있다.
팬(70)은 본체부(52)의 광원 탑재부(54)가 형성된 면과 반대측에 설치되고, 도시하지 않은 팬 모터에 의해 회전하는 복수의 날개와, 팬(70)의 외주를 덮는 정사각형의 프레임인 팬 케이스를 구비한다. 팬(70)의 날개가 회전하면, 등실(13) 내의 공기가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향을 향해 송풍된다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 차량용 등기구(10)에 있어서의 공기의 대류 형태를 설명한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 화살표는 공기의 흐름을 나타내고 있다. 차량용 등기구(10)에 있어서, 반도체 발광 소자(32)의 발광 칩(32a)이 발광하면, 발광에 의해 발생한 열은, 발광 칩(32a)이 접촉하는 열전도성 절연 기판(32b)을 통해 광원 탑재부(54)에 전달된다. 광원 탑재부(54)에 전달된 열은 베이스부(57)에 전달되고, 베이스부(57)를 통해 방열 핀(56)에 전달된다.
복수의 방열 핀(56) 사이에 형성된 통풍로(58)에는, 팬(70)에 의해 송풍된 공기가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측을 향해 흐르고 있고, 팬(70)으로부터 송풍된 공기가 통풍로(58)를 흐르는 동안에, 방열 핀(56)과 공기 사이에서 열교환이 행해진다. 이에 따라, 방열 핀(56)에 전달된 열이 주위의 공기에 방열된다. 통풍로(58)에는, 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측을 향해 공기가 흐르고 있고, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기가 체류하는 일이 없기 때문에, 방열 핀(56)으로부터 주위의 공기로의 방열 효율이 향상된다.
통풍로(58)를 통과하는 동안에 방열 핀(56)으로부터의 방열에 의해 따뜻해지고 온도가 상승된 공기는, 방열 핀(56)으로부터 직접 투광 커버(14)로 보내지고, 투광 커버(14)에 도달하면 투광 커버(14)를 따라 상하 방향으로 흐른다. 투광 커버(14)는 차량의 외부에 노출되어 있기 때문에, 방열 핀(56)으로부터 송풍되는 공기보다도 온도가 낮다. 따라서, 방열 핀(56)으로부터 송풍된 공기는, 투광 커버(14)를 따라 상하 방향으로 흐르는 동안에 투광 커버(14)와의 열교환에 의해 냉각된다.
한편, 투광 커버(14)는 방열 핀(56)으로부터 직접 송풍된 공기에 의해 따뜻해진다. 이에 따라 투광 커버(14)의 외표면에의 착설이나 착빙을 효과적으로 억제할 수 있고, 혹은 투광 커버(14)의 외표면에 부착된 눈이나 얼음을 효과적으로 녹일 수 있다. 투광 커버(14)와의 열교환에 의해 냉각된 공기는, 등기구 보디(12)의 상면 혹은 하면을 따라 후방으로 흐르고, 다시 팬(70)에 의해 투광 커버(14)의 방향으로 송풍된다.
이와 같이, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기가 투광 커버(14)에 의해 냉각되고, 이 냉각된 공기가 다시 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진다. 이와 같이 하여 등실(13) 내의 공기가 순환됨으로써, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생하는 열을 효 율적으로 방열할 수 있다. 또한, 투광 커버(14)에 전달된 열에 의해, 투광 커버(14)의 외표면에의 착설이나 착빙을 억제할 수 있고, 혹은 투광 커버(14)의 외표면에 부착된 눈이나 얼음을 녹일 수 있다.
계속해서, 투광 커버(14)의 형상에 따른 팬(70)의 배치 위치에 대해 설명한다. 도 3의 (a) 및 (b)는 팬(70)의 배치 위치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 투광 커버(14)가 수직 단면도로 보아 광학 유닛(30)의 광축 전후 방향으로 경사지게 연장되는 구성인 경우, 팬(70)은 송풍한 공기가 투광 커버(14)의 수직 단면도로 보아 후방으로부터 전방을 따라 흐르도록 배치된다. 즉, 팬(70)을 등실(13) 내의 상방 후방측에 배치한다.
또한, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 투광 커버(14)가 수평 단면도로 보아 광학 유닛(30)의 광축 전후 방향으로 경사지게 연장되는 구성인 경우, 팬(70)은 송풍한 공기가 투광 커버의 수평 단면도로 보아 후방으로부터 전방을 따라 흐르도록 배치된다. 즉, 팬(70)을 등실(13) 내의 차량 외측의 후방측에 배치한다.
이와 같이 팬(70)을 등실(13) 내의 투광 커버(14)의 형상을 따른 위치에 배치함으로써, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기를 투광 커버(14)의 넓은 범위에 치우침 없이 보낼 수 있다. 이에 따라, 따뜻해진 공기와 투광 커버(14)의 열교환 효율이 높아지기 때문에, 반도체 발광 소자(32)에 의해 발생하는 열을 보다 효율적으로 방열할 수 있다. 또한, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기가 투광 커버(14)를 따라 이동하는 거리가 증가하기 때문에, 투광 커버(14)와의 사이에서 열교환되는 시간이 증가하며, 따라서, 등실(13) 내의 공기를 보다 확실하게 냉각할 수 있다. 또한, 착설이나 착빙을 억제할 수 있는 투광 커버(14)의 면적, 혹은 부착된 눈이나 얼음을 녹일 수 있는 투광 커버(14)의 면적을 확대할 수 있다.
이상 설명한 구성에 따른 작용 효과를 총괄하면, 본 실시형태에서는, 통풍로(58)가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향으로 연장되도록 방열 핀(56)이 설치되어 있다. 또한, 팬(70)에 의해 공기가 통풍로(58) 내를 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측으로 흐른다. 그리고, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열에 의해 따뜻해진 공기가 투광 커버(14)에 의해 냉각되고, 이 냉각된 공기가 다시 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열에 의해 따뜻해진다. 이와 같이 등실(13) 내의 공기가 순환함으로써, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
이 때, 방열 핀(56)과의 열교환에 의해 따뜻해진 공기는, 방열 핀(56)의 근방에 체류하지 않고 투광 커버(14)측으로 송풍되기 때문에, 반도체 발광 소자(32)에서 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있다. 또한, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기가 방열 핀(56)으로부터 투광 커버(14)에 직접 보내지기 때문에, 투광 커버(14)를 효율적으로 따뜻하게 할 수 있어, 반도체 발광 소자(32)에서 발생한 열을 투광 커버(14)에의 착설이나 착빙 대책에 유효하게 이용할 수 있다. 이에 따라, 동계(冬季)나 한랭지 등에서의 전방 시인성 및 주행 안전성을 보증할 수 있다.
또한, 방열 핀(56)이 광원 탑재부(54)의 배치면과 반대면측에 배치된 경우에는, 반도체 발광 소자(32)로부터 발생한 열이 광원 탑재부(54)로부터, 바로 아래의 방열 핀(56)에 전달되기 때문에, 보다 효율적으로 반도체 발광 소자(32)에서 발생 한 열을 방열 핀(56)에 전달할 수 있다. 또한, 등실(13) 내에서의 본체부(52)의 차량 후방측의 공간을 생략할 수 있기 때문에, 차량용 등기구(10)의 박형화가 가능해진다.
또한, 통풍로(58)가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측에 걸쳐 광폭으로 이루어지도록 방열 핀(56)을 형성한 경우에는, 투광 커버(14)의 넓은 범위에 따뜻한 공기를 유도할 수 있다. 이에 따라, 따뜻해진 공기와 투광 커버(14)의 열교환 효율이 높아지기 때문에, 반도체 발광 소자(32)에서 발생한 열을 효율적으로 방열할 수 있다. 또한, 착설이나 착빙을 억제할 수 있는 투광 커버(14)의 면적, 혹은 부착된 눈이나 얼음을 녹일 수 있는 투광 커버(14)의 면적을 확대할 수 있다.
또한, 투광 커버(14)가 수직 단면도로 보아 혹은 수평 단면도로 보아 광학 유닛(30)의 광축 전후 방향으로 경사져 있는 경우에, 송풍한 공기가 투광 커버(14)의 수직 단면도로 보아 혹은 수평 단면도로 보아 후방으로부터 전방을 따라 흐르도록 팬(70)을 배치한 경우에는, 따뜻해진 공기를 투광 커버(14)의 넓은 범위에 치우침 없이 보낼 수 있다. 이에 따라, 반도체 발광 소자(32)에 의해 발생하는 열을 보다 효율적으로 방열할 수 있다. 또한, 방열 핀(56)에 의해 따뜻해진 공기가 투광 커버(14)를 따라 이동하는 거리가 증가하기 때문에, 등실(13) 내의 공기를 보다 확실하게 냉각할 수 있다. 또한, 착설이나 착빙을 억제할 수 있는 투광 커버(14)의 면적, 혹은 부착된 눈이나 얼음을 녹일 수 있는 투광 커버(14)의 면적을 확대할 수 있다.
(실시형태 2)
실시형태 2에 따른 차량용 등기구는, 제1 광학 유닛과 제2 광학 유닛이 등실 내에 설치되고, 이들 광학 유닛에서 방열 핀을 공용한 점이 실시형태 1과 상이하다. 이하, 본 실시형태에 대해 설명한다. 또, 차량용 등기구의 그 외의 구성은 실시형태 1과 동일하므로, 실시형태 1과 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
도 4는 실시형태 2에 따른 차량용 등기구의 개략 수직 단면도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 실시형태 2에 따른 차량용 등기구(10)는 등기구 보디(12)와 투광 커버(14)로 형성된 등실(13) 내에, 반도체 발광 소자(132)를 포함하는 제1 광학 유닛(130)과, 반도체 발광 소자(232)를 포함하는 제2 광학 유닛(230)을 수용한 구성이다. 또한, 차량용 등기구(10)는 제1 광학 유닛(130) 및 제2 광학 유닛(230)을 지지하는 브래킷(50)과, 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향을 향해 송풍하는 팬(70)을 구비한다.
제1 광학 유닛(130)은 반사형의 프로젝터형 광학 유닛으로, 반도체 발광 소자(132)와, 리플렉터(134)와, 쉐이드(136)와, 투영 렌즈(138)를 구비한다. 또한, 제2 광학 유닛(230)도 마찬가지로 반사형의 프로젝터형 광학 유닛으로, 반도체 발광 소자(232)와, 리플렉터(234)와, 쉐이드(236)와, 투영 렌즈(238)를 구비한다.
반도체 발광 소자(132, 232)는 발광칩(132a, 232a)과, 열전도성 절연 기판(132b, 232b)을 구비한다. 반도체 발광 소자(132)는, 그 광 출사 방향이 제1 광학 유닛(130)의 광축(도 4의 좌측 방향)과 대략 수직이 되는 대략 수직 상측을 향하는 상태로, 브래킷(50)의 후술하는 제1 광원 탑재부(154) 상에 배치되어 있다. 또한, 반도체 발광 소자(232)는, 그 광 출사 방향이 제2 광학 유닛(230)의 광축(도 4의 좌측 방향)과 대략 수직이 되는 대략 수직 아래쪽을 향한 상태로, 브래킷(50)의 후술하는 제2 광원 탑재부(254) 상에 배치되어 있다.
리플렉터(134, 234)는 그 일단이 각각 제1 광원 탑재부(154) 및 제2 광원 탑재부(254)에 고정되어 있다. 또한, 쉐이드(136, 236)는 평면부(136a, 236a)와, 만곡부(136b, 236b) 및 능선(136c, 236c)을 구비한다. 리플렉터(134, 234)는 그 제1초점이 반도체 발광 소자(132, 232) 근방에 위치하고, 그 제2 초점이 능선(136c, 236c) 근방에 위치하도록 설계 배치되어 있다.
투영 렌즈(138, 238)는, 전방측 표면이 볼록면이고 후방측 표면이 평면인 평볼록 비구면 렌즈이며, 각각 제1 광학 유닛(130) 및 제2 광학 유닛(230)의 광축 상에 배치되고, 쉐이드(136, 236)의 차량 전방측 선단부에 고정되어 있다. 투영 렌즈(138, 238)의 후방 초점은, 예컨대 리플렉터(134, 234)의 제2 초점과 대략 일치하도록 구성되어 있다.
브래킷(50)은, 대략 판형의 본체부(52)와, 본체부(52)의 한쪽 면으로부터 돌출하고 제1 광학 유닛(130)의 광축 방향으로 연장되며, 반도체 발광 소자(132)가 탑재되는 제1 광원 탑재부(154)와, 본체부(52)의 한쪽 면으로부터 돌출하고 제2 광학 유닛(230)의 광축 방향으로 연장되며, 반도체 발광 소자(232)가 탑재되는 제2 광원 탑재부(254)를 구비한다. 또한, 브래킷(50)은 반도체 발광 소자(132, 232)로부터 발생한 열을 확산시키기 위한 방열 핀(156)을 구비한다.
브래킷(50)은, 에이밍 스크류(60)와 레벨링 액추에이터(64)에 접속된 레벨링 샤프트(62)가 본체부(52)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어, 등기구 보디(12)에 부착되어 있다. 제1 광원 탑재부(154)는 반도체 발광 소자(132)가 배치되는 배치면을 갖고, 반도체 발광 소자(132)가 상기 배치면에 배치되어 있다. 제2 광원 탑재부(254)는 반도체 발광 소자(232)가 배치되는 배치면을 갖고, 반도체 발광 소자(232)가 상기 배치면에 배치되어 있다.
본체부(52)에 있어서의 제1 광원 탑재부(154)와 제2 광원 탑재부(254) 사이의 영역에는, 차량 전후 방향으로 관통하는 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)이 형성되어 있고, 복수의 방열 핀(156)이, 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)을 관통하도록 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 광원 탑재부(154)의 배치면과 반대측의 면에 제1 베이스부(157)가 배치되어 있고, 제2 광원 탑재부(254)의 배치면과 반대측의 면에 제2 베이스부(257)가 배치되어 있다.
방열 핀(156)은, 일단이 제1 베이스부(157)를 통해 제1 광원 탑재부(154)의 배치면과 반대측의 면에 열적으로 접하고 있고, 타단이 제2 베이스부(257)를 통해 제2 광원 탑재부(254)의 배치면과 반대측의 면에 열적으로 접하고 있다. 또, 방열 핀(156)은, 제1 베이스부(157) 및 제2 베이스부(257)를 개재하지 않고서 제1 광원 탑재부(154) 및 제2 광원 탑재부(254)에 직접 돌출 설치된 구성일 수도 있다. 또한, 방열 핀(156)은, 한쪽 단부 영역의 적어도 일부가 제1 광원 탑재부(154)에 열적으로 접하고, 반대측 단부 영역의 적어도 일부가 제2 광원 탑재부(254)에 열적으로 접하고 있으면 좋다. 방열 핀(156)이 제1 베이스부(157) 및 제2 베이스부(257)를 개재하여 제1 광원 탑재부(154) 및 제2 광원 탑재부(254)에 돌출 설치된 구성인 경우에는, 제1 베이스부(157) 및 제2 베이스부(257)의 적어도 일부가 각각 제1 광원 탑재부(154) 및 제2 광원 탑재부(254)에 접하고 있으면 좋다.
방열 핀(156)은, 실시형태 1과 마찬가지로 복수의 방열 핀(156) 사이에 형성되는 통풍로가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)의 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 또한, 방열 핀(156)은, 통풍로가 제1 광원 탑재부(154)의 배치면 및 제2 광원 탑재부(254)의 배치면과 평행하게 되도록 배치되어 있다. 또, 방열 핀(156)은, 통풍로가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측에 걸쳐 광폭으로 이루어지도록 형성하여도 좋다.
팬(70)은 본체부(52)의 제1 광원 탑재부(154) 및 제2 광원 탑재부(254)가 형성된 면과 반대측에 설치되어 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 차량용 등기구(10)에 있어서의 공기의 대류 형태를 설명한다. 도 4에 있어서, 화살표는 공기의 흐름을 나타내고 있다. 차량용 등기구(10)에 있어서, 반도체 발광 소자(132)에서 발생한 열은, 제1 광원 탑재부(154)에 전달된다. 제1 광원 탑재부(154)에 전달된 열은, 제1 베이스부(157)를 통해 방열 핀(156)에 전달된다. 또한, 반도체 발광 소자(232)에서 발생한 열은, 제2 광원 탑재부(254)에 전달된다. 제2 광원 탑재부(254)에 전달된 열은, 제2 베이스부(257)를 통해 방열 핀(156)에 전달된다.
복수의 방열 핀(156) 사이에 형성된 통풍로에는, 팬(70)에 의해 송풍된 공기가 등기구 보디(12)측으로부터 투광 커버(14)측을 향해 흐르고 있고, 팬(70)으로부터 송풍된 공기가 통풍로(58)를 흐르는 동안에, 방열 핀(156)과의 사이에서 열교환 이 행해진다. 이에 따라, 방열 핀(156)에 전달된 열이 주위의 공기에 방열된다.
통풍로를 통과하는 동안에 방열 핀(156)으로부터의 방열에 의해 따뜻해진 공기는, 방열 핀(156)으로부터 직접 투광 커버(14)에 보내지고, 투광 커버(14)에 도달하면 투광 커버(14)를 따라 상하 방향으로 흐른다. 그리고, 방열 핀(156)으로부터 송풍된 공기는, 투광 커버(14)를 따라 상하 방향으로 흐르는 동안에 투광 커버(14)와의 열교환에 의해 냉각된다.
한편, 투광 커버(14)는 방열 핀(156)으로부터 송풍된 공기에 의해 따뜻하게 된다. 이에 따라 투광 커버(14)의 외표면에의 착설이나 착빙을 억제할 수 있고, 혹은 투광 커버(14)의 외표면에 부착된 눈이나 얼음을 녹일 수 있다. 투광 커버(14)와의 열교환에 의해 냉각된 공기는, 등기구 보디(12)의 상면 혹은 하면을 따라 후방으로 흐르고, 다시 팬(70)에 의해 투광 커버(14)의 방향으로 송풍된다.
이상 설명한 구성에 따른 작용 효과를 총괄하면, 본 실시형태에서는, 방열 핀(156)의 일단이 제1 베이스부(157)를 통해 제1 광원 탑재부(154)에 접하고, 그 타단이 제2 베이스부(257)를 통해 제2 광원 탑재부(254)에 접하고 있다. 그리고, 반도체 발광 소자(132) 및 반도체 발광 소자(232)에서 발생한 열은, 함께 방열 핀(156)에서 통풍로를 흐르는 공기에 방출된다. 즉, 제1 광학 유닛(130)과 제2 광학 유닛(230)에서 방열 핀(156)을 공용하고 있다.
이 때문에, 전술한 실시형태 1에 의해 얻어지는 효과에 더하여, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 제1 광학 유닛(130)과 제2 광학 유닛(230)에서 별개로 방열 핀(156)을 설치할 필요가 없기 때문에, 방열 핀(156)의 설치 공간을 삭감할 수 있고, 차량용 등기구(10)의 한층 더한 소형화가 가능해진다. 또한, 부품 개수의 증대를 억제할 수 있기 때문에, 차량용 등기구(10)의 저비용화를 도모할 수 있다.
본 발명은, 전술한 실시형태에 한정되지 않으며, 당업자의 지식에 기초하여 각종의 설계 변경 등의 변형을 부가하는 것도 가능하며, 그와 같은 변형이 부가된 실시형태도 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
예컨대, 전술한 각 실시형태에서는, 광원으로서 LED를 이용했지만, 예컨대 반도체 레이저 등의 반도체 발광 소자를 이용하는 것도 가능하다. 또한, 전술한 각 실시형태에서는, 광학 유닛으로서 프로젝터형을 이용했지만, 파라볼라형이나 직사(直射)형의 광학 유닛을 이용하는 것도 가능하다.
도 5는 직사형의 광학 유닛을 구비한 차량용 등기구(10)의 개략 수직 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 차량용 등기구(10)는 직사형의 프로젝터형 광학 유닛인 광학 유닛(330)을 구비한다. 광학 유닛(330)은, 반도체 발광 소자(332)와, 쉐이드(336)와, 투영 렌즈(338)를 구비한다. 반도체 발광 소자(332)는, 그 광 출사 방향이 광학 유닛(330)의 광축 방향(도 5의 좌측 방향)을 향하는 상태로, 브래킷(50)의 본체부(52)에 배치되어 있다. 따라서, 본체부(52)의 일부가 광원 탑재부를 구성하고 있다.
브래킷(50)에 있어서의 본체부(52)의 반도체 발광 소자(332)와 반대측의 면에는, 베이스부(357)가 배치되어 있다. 베이스부(357)는 아래쪽의 단부가, 방열 핀 부착용 관통 구멍(55)을 관통하도록 배치된 복수의 방열 핀(56)에 연결되어 있다. 따라서, 반도체 발광 소자(332)에서 발생한 열은, 베이스부(357)를 통해 방열 핀(56)에 전달된다. 또한, 브래킷(50)은 베이스부(357)를 구비하지 않고, 방열 핀(56)의 상단부가 베이스부(357)의 존재 영역에까지 연장하여 광원 탑재부에 접한 구성이라도 좋다.
또한, 전술한 각 실시형태에서는, 광학 유닛(30, 130, 230)이, 배광 패턴에 경사 컷오프 라인이 형성되는 로우빔용 광학 유닛이지만, 경사 컷오프 라인을 형성하지 않는 하이빔용 광학 유닛 등이라도 좋다.
또한, 전술한 각 실시형태의 차량용 등기구(10)는 예컨대 자동차용 헤드 램프나, 테일 램프, 혹은 안개등(fog lamp), 주행 램프 등의 보조 전조등 등에 적용할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 따른 차량용 등기구의 개략 수직 단면도.
도 2는 방열 핀에 형성된 통풍로와 팬의 위치 관계를 설명하기 위한 모식도.
도 3의 (a) 및 (b)는 팬의 배치 위치를 설명하기 위한 모식도.
도 4는 실시형태 2에 따른 차량용 등기구의 개략 수직 단면도.
도 5는 직사형의 광학 유닛을 구비한 차량용 등기구의 개략 수직 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 차량용 등기구 12: 등기구 보디
13: 등실 14: 투광 커버
30, 330: 광학 유닛
32, 132, 232, 332: 반도체 발광 소자
32a: 발광칩 32b: 열전도성 절연 기판
34, 134, 234: 리플렉터 36, 136, 236, 336: 쉐이드
36a, 136a, 236a: 평면부 36b, 136b, 236b: 만곡부
36c, 136c, 236c: 능선
38, 138, 238, 338: 투영 렌즈 50: 브래킷
52: 본체부 54: 광원 탑재부
55: 방열 핀 부착용 관통 구멍 56, 156: 방열 핀
57, 357: 베이스부 58: 통풍로
60: 에이밍 스크류 62: 레벨링 샤프트
64: 레벨링 액추에이터 70: 팬
130: 제1 광학 유닛 154: 제1 광원 탑재부
157: 제1 베이스부 230: 제2 광학 유닛
254: 제2 광원 탑재부 257: 제2 베이스부

Claims (5)

  1. 전단 개구부를 갖는 등기구 보디와, 상기 전단 개구부를 덮도록 상기 등기구 보디에 설치된 투광 커버를 포함하여 형성된 등실과,
    상기 등실 내에 수용되고, 광원으로서의 반도체 발광 소자를 포함하는 광학 유닛과,
    상기 반도체 발광 소자가 배치되는 배치면을 갖는 광원 탑재부와, 상기 광원 탑재부와 열적으로 접하며, 상기 등기구 보디측으로부터 상기 투광 커버의 방향으로 연장되는 통풍로가 형성되도록 배치된 복수의 방열 핀을 포함하고, 상기 광학 유닛을 지지하는 지지 부재와,
    상기 등기구 보디측으로부터 상기 투광 커버의 방향을 향해 상기 통풍로 내를 공기가 흐르도록 송풍하는 팬
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원 탑재부는, 상기 광학 유닛의 광축 방향으로 연장되고,
    상기 방열 핀은, 상기 통풍로가 상기 배치면과 평행하게 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방열 핀은, 상기 광원 탑재부의 상기 배치면과 반대면 측에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 유닛을 제1 광학 유닛으로 하고, 상기 광원 탑재부를 제1 광원 탑재부로 하며,
    상기 제1 광학 유닛과는 별도로 상기 등실 내에 수용되고, 광원으로서의 다른 반도체 발광 소자를 포함하는 제2 광학 유닛과,
    상기 제1 광원 탑재부와는 별도로 상기 지지 부재에 설치되고, 상기 다른 반도체 발광 소자가 배치되는 배치면을 갖는 제2 광원 탑재부
    를 구비하며, 상기 방열 핀은, 한쪽 단부 영역의 적어도 일부가 상기 제1 광원 탑재부에 열적으로 접하고, 상기 단부 영역과 반대측 단부 영역의 적어도 일부가 상기 제2 광원 탑재부에 열적으로 접하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 통풍로가 상기 등기구 보디측으로부터 상기 투광 커버측에 걸쳐 광폭으로 이루어지도록 상기 방열 핀을 형성한 것을 특징으로 하는 차량용 등기구.
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