(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
高出力を得るためにLEDに大きい電流を供給するとその素子からの発熱量が増える。このため、特許文献1の車両用灯具の構成では、各LEDで発生した熱が支柱を介して互いに伝達されて各LEDが高温状態になってしまう場合がある。
【0006】
本発明の目的は、半導体発光素子が高温状態になることを抑制することが可能な車両用灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決することのできる本発明の車両用灯具は、
複数の半導体発光素子と、
複数の前記半導体発光素子が搭載される素子搭載部を有するヒートシンクと、
を備え、
前記ヒートシンクは、前記半導体発光素子が面する第1の空間と前記第1の空間とは異なる第2の空間とを区画するように形成され、
前記素子搭載部は、複数の前記半導体発光素子がそれぞれ配置される複数の素子配置面と、前記第2の空間に向かって開口する第3の空間を形成する凹部と、を有することを特徴とする。
【0008】
上記構成の車両用灯具によれば、半導体発光素子を点灯させると、この半導体発光素子が発熱する。半導体発光素子で発生した熱は、ヒートシンクの素子配置面を介して素子搭載部の内部に向かって伝達される。さらに、この素子搭載部に伝達された熱の一部は、第3の空間を形成する凹部の内壁面まで伝達され、第3の空間に放熱される。そして、第3の空間に放熱された熱は第2の空間に放熱される。このように、素子搭載部に凹部を設けたことにより、半導体発光素子で発生した熱が、ヒートシンクの素子搭載部を介して互いに伝達されて各半導体発光素子が高温状態になることを抑制することができる。
【0009】
本発明の車両用灯具において、前記凹部は、前記半導体発光素子の裏側まで形成されていても良い。上記構成の車両用灯具によれば、半導体発光素子で発生した熱のうち各素子配置面を介して素子搭載部の内部に向かって伝達する熱の一部が、凹部によって区画される第3の空間から放熱されやすくなり、半導体発光素子の冷却効率が向上される。
【0010】
本発明の車両用灯具において、前記ヒートシンクは、灯具外方に向けて延びる第1の放熱フィンを有し、前記第1の放熱フィンは、ランプボディとアウターカバーとで形成される空間の外部に露出していても良い。上記構成の車両用灯具によれば、ヒートシンクの全体に伝達された熱の一部が第1の放熱フィンから放出され、ヒートシンクの放熱効率が更に向上する。
【0011】
本発明の車両用灯具において、前記複数の半導体発光素子は、第1の半導体発光素子と、第2の半導体発光素子と、を有し、更に、前記第1の半導体発光素子が発する光をロービームとして灯具前方へ向けて照射する第1の光学部材と、前記第2の半導体発光素子が発する光をハイビームの少なくとも一部として灯具前方へ向けて照射する第2の光学部材と、を備えていても良い。上記構成の車両用灯具によれば、ロービームやハイビームのための強い光を照射する半導体発光素子を搭載する構成であっても、素子搭載部に凹部を設ける構成であるので、各半導体発光素子の発光効率が低下するほどに各半導体発光素子が高温になるようなことを抑制することができる。
【0012】
本発明の車両用灯具において、前記素子搭載部は、灯具前方に向けて延びる第2の放熱フィンを有していても良い。上記構成の車両用灯具によれば、ヒートシンクの全体に伝達された熱の一部が第2の放熱フィンから放出されるので、素子搭載部の放熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明の車両用灯具によれば、半導体発光素子が高温状態になることを抑制することが可能な車両用灯具を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明に係る車両用灯具の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用灯具の断面図である。
【0016】
図1に示すように、本実施形態に係る車両用灯具10は、前方に開口部11aを有するランプボディ11と、このランプボディ11の開口部11aを覆うように取り付けられる光透過性のアウターカバー12と、灯具ユニット13とを備えている。この車両用灯具10は、二輪車の前照灯として用いられるもので、二輪車の車両の前部に設けられて車両前方へ光を照射する灯具である。
【0017】
なお、本例において、前方とは、車両用灯具10におけるアウターカバー12側(
図1の左方向)であり、後方とは、前方と反対側(
図1の右方向)である。
【0018】
アウターカバー12は、ランプボディ11に接着されて取り付けられている。このアウターカバー12をランプボディ11に取り付けることで、車両用灯具10に灯室S1(第1の空間の一例)が形成されている。
【0019】
灯具ユニット13は、ヒートシンク16、第1の光源ユニット17、第2の光源ユニット18、及びブラケット19を備えている。また、灯具ユニット13はシール部材20を介してランプボディ11に取り付けられている。
【0020】
図2は、ヒートシンクを備える灯具ユニットの斜視図である。
【0021】
図1及び
図2に示すように、ヒートシンク16は、アルミニウムや銅等の熱伝導性に優れた金属材料から形成されたもので、正面視で円形状に形成されている。ヒートシンク16は、前方側が光源ユニット搭載部21とされ、後方側が放熱部22とされている。このヒートシンク16は、光源ユニット搭載部21側が面する空間である灯室S1と、放熱部22側が面する灯室外の空間S2(第2の空間の一例)とを区画している。
【0022】
ヒートシンク16の光源ユニット搭載部21側には、その中央部に、前方へ突出する素子搭載部24が形成されている。また、ヒートシンク16の光源ユニット搭載部21側には、素子搭載部24の両側に、水平に延びる支持板部28が設けられている。
【0023】
素子搭載部24には、上面側に第1の搭載部25が形成され、下面側に第2の搭載部26が形成されている。第1の搭載部25は、上方へ僅かに突出されており、その上部は、平滑面からなる第1の素子配置面(素子配置面の一例)25aとされている。第2の搭載部26は、下方へ僅かに突出されており、その下部は、平滑面からなる第2の素子配置面(素子配置面の一例)26aとされている。
【0024】
また、素子搭載部24は、第2の放熱フィン37を有している。この第2の放熱フィン37は、素子搭載部24の前端に設けられており、灯具前方に向けて延出されている。
【0025】
第2の放熱フィン37は、水平方向に配置された水平フィン38と、水平フィン38の上面及び下面からそれぞれ上下方向に延びる複数の鉛直フィン39とを有している。鉛直フィン39は水平方向に間隔をあけて配置されている。これらの水平フィン38及び鉛直フィン39は、ヒートシンク16の素子搭載部24に一体に形成されている。
【0026】
また、第2の放熱フィン37の灯具前方側には、キャップ40が設けられている。このキャップ40は、後方側が開口した凹状に形成されている。このキャップ40は、ランプボディ11の両側部から延びる支持棒(図示略)によって支持されており、第2の放熱フィン37の周囲を覆うように配置されている。
【0027】
第1の光源ユニット17は、ロービーム光を照射する光源ユニットであり、車両前方の仮想鉛直スクリーン上にロービーム用配光パターンLを形成することが可能に構成される(
図3の(a)を参照)。第1の光源ユニット17は、ヒートシンク16の光源ユニット搭載部21における上方側に設けられている。第1の光源ユニット17は、発光部41aを有する第1の半導体発光素子41と、第1のリフレクタ(第1の光学部材の一例)42とを有している。
【0028】
第1の半導体発光素子41は、LEDからなるもので、第1の搭載部25の第1の素子配置面25aに固定されている。これにより、第1の半導体発光素子41では、発光部41aが略上向きに発光する。
【0029】
第1のリフレクタ42は、例えば、放物線を基調とする自由曲面からなるパラボラ形状の内面を有しており、第1の半導体発光素子41の上方における後方側の周囲を覆うように配置されている。この第1のリフレクタ42は、素子搭載部24の両側に設けられた支持板部28にネジ等により固定されており、これにより、第1のリフレクタ42は、ヒートシンク16に支持されている。この第1のリフレクタ42は、第1の半導体発光素子41の発光部41aから出射された光を反射させて灯具前方へ向けて照射させる。
【0030】
第2の光源ユニット18は、ハイビーム光の少なくとも一部を照射する光源ユニットであり、車両前方の仮想鉛直スクリーン上にハイビーム用配光パターンHの一部の領域Haを形成することが可能に構成される(
図3の(b)を参照)。なお、第1の光源ユニット17及び第2の光源ユニット18の両方が点灯したとき、ハイビーム用配光パターンHが形成される。第2の光源ユニット18は、ヒートシンク16の光源ユニット搭載部21における下方側に設けられている。第2の光源ユニット18は、発光部45aを有する第2の半導体発光素子45と、第2のリフレクタ(第2の光学部材の一例)46とを有している。
【0031】
第2の半導体発光素子45は、LEDからなるもので、第2の搭載部26の第2の素子配置面26aに固定されている。これにより、第2の半導体発光素子45では、発光部45aが略下向きに発光する。
【0032】
第2のリフレクタ46は、例えば、放物線を基調とする自由曲面からなるパラボラ形状の内面を有しており、第2の半導体発光素子45の下方における後方側の周囲を覆うように配置されている。この第2のリフレクタ46は、素子搭載部24の両側に設けられた支持板部28にネジ等により固定されており、これにより、第2のリフレクタ46は、ヒートシンク16に支持されている。この第2のリフレクタ46は、第2の半導体発光素子45の発光部45aから出射された光を反射させて灯具前方へ向けて照射させる。
【0033】
ブラケット19は、上部ブラケット51及び下部ブラケット52を有しており、これらの上部ブラケット51及び下部ブラケット52は、ヒートシンク16の光源ユニット搭載部21側にネジ止め固定されている。上部ブラケット51は、素子搭載部24の上方側に設けられている。この上部ブラケット51には、ヒートシンク16の水平方向の中央を挟んだ両側に二つのネジ孔53,54が形成されている。ネジ孔53には、ランプボディ11に回転可能に支持されたエイミングスクリュー(図示略)がねじ込まれている。また、ネジ孔54には、ランプボディ11に設けられたピボット軸(図示略)が連結されている。
【0034】
下部ブラケット52は、素子搭載部24の下方側に設けられている。この下部ブラケット52は、ヒートシンク16の水平方向の左方における斜め下方へ延在されており、その先端は、支持部55とされている。この支持部55には、ネジ孔(図示略)が形成され、このネジ孔には、ランプボディ11に回転可能に支持されたエイミングスクリュー(図示略)がねじ込まれている。
【0035】
このように、ブラケット19は、2本のエイミングスクリュー及びピボット軸からなる光軸調整機構を介してランプボディ11に支持されている。この光軸調整機構では、2本のエイミングスクリューのねじ込み量を調整することで、ピボット軸を支点として、ブラケット19が固定されたヒートシンク16に搭載された第1の光源ユニット17及び第2の光源ユニット18を回動させることが可能である。また、光軸調整機構により第1の光源ユニット17及び第2の光源ユニット18を回動させることにより、第1の光源ユニット17及び第2の光源ユニット18から灯具前方へ照射される光の光軸調整を行うことが可能である。
【0036】
シール部材20は、内側リング部61、外側リング部62及びシールリング部63を備えており、これらはゴムから一体成形されている。内側リング部61及び外側リング部62は、それぞれ環状に形成されており、外側リング部62は、内側リング部61よりも大径とされている。シールリング部63は、シート状に形成されており、周方向にわたって内側リング部61及び外側リング部62に連結されている。シールリング部63は、径方向に向かって複数箇所で湾曲されて折り返されている。
【0037】
シール部材20の内側リング部61には、ヒートシンク16の放熱部22が嵌め込まれている。これにより、内側リング部61とヒートシンク16の放熱部22の外周面22aとが密着されてシールされている。また、シール部材20の外側リング部62には、ランプボディ11に形成されて後方へ向かって突出する嵌合リング部11bが嵌め込まれている。これにより、外側リング部62と嵌合リング部11bとが密着されてシールされている。
【0038】
そして、車両用灯具10では、シール部材20によって、ヒートシンク16とランプボディ11との間がシールされ、灯室S1と灯室外の空間S2とが液密的に区画されて灯室S1内が防水されている。また、光軸調整機構によってランプボディ11に対してヒートシンク16が変位する際に、シール部材20の径方向に向かって複数箇所で湾曲されて折り返されたシールリング部63が変形する。これにより、ヒートシンク16とランプボディ11とは、光軸調整機構によるヒートシンク16とランプボディ11との相対変位に関わらず、シール部材20によってシールされた状態に維持される。
【0039】
図4は、ヒートシンクの構造を説明する図であって、(a)はヒートシンクの後方側から視た斜視図、(b)は凹部の開口部分における斜視図である。
【0040】
図1及び
図4に示すように、素子搭載部24は、後方側に凹部31を有しており、素子搭載部24には、凹部31によって後方側の灯室外の空間S2に向かって開口する空間S3(第3の空間の一例)が形成されている。この空間S3を形成する凹部31は、第1の搭載部25の第1の素子配置面25a及び第2の搭載部26の第2の素子配置面26aの裏側まで形成されている。そして、第1の半導体発光素子41が、第1の搭載部25の第1の素子配置面25aに固定されることで、凹部31は、第1の半導体発光素子41の裏側まで形成されていることとなる。また、第2の半導体発光素子45が、第2の搭載部26の第2の素子配置面26aに固定されることで、凹部31は、第2の半導体発光素子45の裏側まで形成されていることとなる。
【0041】
また、ヒートシンク16は、放熱部22側に、灯具後方(灯具外方の一例)に向けて延びる第1の放熱フィン33を有している。第1の放熱フィン33は、ランプボディ11とアウターカバー12とで形成される灯室S1の外部である空間S2に露出している。
【0042】
第1の放熱フィン33は、上下方向に沿ってヒートシンク16に一体に形成された複数のフィン34からなるもので、これらのフィン34は、左右方向に間隔をあけて設けられている。
【0043】
また、フィン34の一部は、凹部31の内部に延びており、これにより、凹部31内の空間S3は、第1の放熱フィン33の複数のフィン34によって左右方向に分割されている(
図4の(b)参照)。このように、凹部31の内部までフィン34の一部を設けることで、凹部31の内面における表面積が広く確保されている。
【0044】
次に、上記構成の車両用灯具10の作用について説明する。
車両前方へロービームを照射する場合は、第1の光源ユニット17の第1の半導体発光素子41のみを点灯させる。すると、第1の半導体発光素子41の発光部41aの光が第1のリフレクタ42によって反射されて灯具前方へ向けて照射される。
【0045】
また、車両前方へハイビームを照射する場合は、第1の光源ユニット17の第1の半導体発光素子41及び第2の光源ユニット18の第2の半導体発光素子45を点灯させる。すると、第1の半導体発光素子41の発光部41aの光が第1のリフレクタ42によって反射されて灯具前方へ向けて照射されるとともに、第2の半導体発光素子45の発光部45aの光が第2のリフレクタ46によって反射されて灯具前方へ向けて照射される。
【0046】
上記のように、第1の光源ユニット17の第1の半導体発光素子41及び第2の光源ユニット18の第2の半導体発光素子45を点灯させると、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45が発熱する。これらの第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45で発生した熱は、ヒートシンク16の第1の素子配置面25a及び第2の素子配置面26aを介して素子搭載部24の内部に向かって伝達される。さらに、この素子搭載部24に伝達された熱の一部は、空間S3を形成する凹部31の内壁面まで伝達され、空間S3に放熱される。空間S3は空間S2に向かって開口しているので、空間S3に放熱された熱は灯室外の空間S2に放出される。
【0047】
また、ヒートシンク16の素子搭載部24に伝達された第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45で発生した熱は、ヒートシンク16の全体に伝達される。そして、その熱の一部は、灯具外方に向けて延びて灯室外の空間S2に露出する第1の放熱フィン33の各フィン34から灯室S1の外部である灯室外の空間S2へ放出される。さらに、ヒートシンク16の全体に伝達された熱の一部は、素子搭載部24に設けられて灯具前方に向けて延出する第2の放熱フィン37の水平フィン38及び鉛直フィン39から灯室S1へ放出される。
【0048】
このように、上記実施形態に係る車両用灯具10によれば、素子搭載部24に凹部31を設けたことにより、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45で発生した熱が、素子搭載部24を介して互いに伝達されて第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45が高温状態になることを抑制することができる。
【0049】
素子搭載部24に凹部31が形成されていないと、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45で発生して素子搭載部24に伝達した熱が互いに伝達されて高温状態となる場合がある。しかし、本実施形態に係る車両用灯具10では、素子搭載部24に凹部31を形成したことで、凹部31の内壁面によって素子搭載部24における放熱面の表面積が増えるため、素子搭載部24の第1の素子配置面25a及び第2の素子配置面26aの裏面側における放熱効率を向上させることができる。このようにして、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45を良好に冷却させることができ、素子搭載部24を介して第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45が互いの熱で高温状態になることを抑制することができる。
【0050】
また、本実施形態に係る車両用灯具10では、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45が高温状態になることを抑制することにより、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45の発光効率が低下することを抑制することができる。
【0051】
また、凹部31が第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45の裏側まで形成されている。このため、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45で発生した熱のうち第1の素子配置面25a及び第2の素子配置面26aを介して素子搭載部24の内部に向かって伝達する熱の一部は、各素子配置面の裏面(凹部31の内壁面)までの距離が短くなり放熱されやすくなる。また、素子搭載部24の凹部31によって形成された空間S3によって、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45の間における熱の伝達経路の一部が遮断される。従って、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45の冷却効率を向上させることができる。
【0052】
また、ヒートシンク16に灯室S1の外部に露出する第1の放熱フィン33を設けたので、ヒートシンク16の全体に伝達された熱の一部を第1の放熱フィン33から放出させ、ヒートシンク16の放熱効率を更に向上させることができる。
【0053】
特に、本実施形態のように、ロービームやハイビームのための強い光を照射する第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45を搭載する構成であっても、素子搭載部24に凹部31を設ける構成であるので、第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45の発光効率が低下するほどに第1の半導体発光素子41及び第2の半導体発光素子45が高温になるようなことを抑制することができる。
【0054】
また、灯具前方に向けて延出する第2の放熱フィン37を素子搭載部24に設けたので、ヒートシンク16の全体に伝達された熱の一部を第2の放熱フィン37から放出させることができ、素子搭載部24の放熱効率を向上させることができる。
【0055】
なお、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。
【0056】
例えば、上記実施形態では、第1の放熱フィン33の鉛直に延びるフィン34の一部が、凹部31の内部に延び、凹部31内の空間S3がフィン34によって左右方向に分割された構成としたが、この例に限られない。例えば、凹部31内に水平に延びるフィンを設けて、凹部31の内部の表面積を広くしても良い、また、凹部31内にフィンを設けずに、ヒートシンクの軽量化を図っても良い。
【0057】
また、上記実施形態では、灯室S1と灯室外の空間S2とをヒートシンク16で区画する例を説明したがこの例に限られない。例えば、ランプボディとアウターカバーとで形成される灯室(すなわち符号S1で示した空間と空間S2とを含む空間)内にヒートシンクの全体が収容される構成でも良い。この構成において、ヒートシンクが、灯室のうち、半導体発光素子が面する側の第1の空間(例えばヒートシンクの灯具前方側が面する空間)とヒートシンクの放熱部側が面する第2の空間(例えばヒートシンクの灯具後方側が面する空間)とを区画する構成であっても良い。なお、この構成では、ヒートシンクは、灯室を2つの閉じた空間に2分割する必要はなく、半導体発光素子等の発熱源が存在する側と放熱される側とを分けることができれば良い。
【0058】
また、上記実施形態では、素子搭載部25の上面側に第1の素子配置面25aが形成され、素子搭載部25の下面側に第2の素子配置面26aが形成される構成を説明したがこの例に限られない。例えば、第2の放熱フィン37とキャップ40を設けずに、素子搭載部25の前面に第3の素子配置面を設けてLED等の半導体発光素子を搭載する構成であっても良い。複数の半導体発光素子を、ヒートシンクにおける素子搭載部のどこに幾つ配置するかについては灯具の機能や用途に応じて適宜決めればよい。
【0059】
また、本実施形態に係る車両用灯具10は、二輪車の前照灯に限らず、四輪車の車両に設け、四輪車の灯具として用いても良い。
【0060】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2013年5月13日出願の日本特許出願・出願番号2013-101245に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。