特許 6985801 照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6985801

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 45/43 20180101AFI20211213BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20211213BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20211213BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20211213BHJP

   F21V 29/504 20150101ALI20211213BHJP

   F21V 29/67 20150101ALI20211213BHJP

   F21S 41/29 20180101ALI20211213BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20211213BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20211213BHJP

【ＦＩ】

   F21S45/43

   F21S2/00 377

   F21S2/00 311

   F21S41/143

   F21V29/503

   F21V29/504

   F21V29/67 100

   F21S41/29

   F21Y115:10 500

   F21Y115:30

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-31683(P2017-31683)

(22)【出願日】2017年2月23日

(65)【公開番号】特開2018-137159(P2018-137159A)

(43)【公開日】2018年8月30日

【審査請求日】2020年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100175824

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 淳一

(72)【発明者】

【氏名】四方 作刀志

(72)【発明者】

【氏名】田野倉 卓実

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０３１７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２２０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１８７６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ４１／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２９／５０３

Ｆ２１Ｖ ２９／５０４

Ｆ２１Ｖ ２９／６７

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源の前方に配置されたレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記光源及び前記レンズホルダが取り付けられると共に、前記光源が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた筐体と、
前記筐体の背面側に配置されると共に、前方に向けて送風しながら、前記光源及び前記レンズを冷却する冷却ファンとを備え、
前記筐体は、前記光源が前面側に取り付けられた前側取付部と、前記冷却ファンにより送風される気流を前記前側取付部側に向けて通過させる開口部が設けられた後側取付部と、前記前側取付部と前記後側取付部との間を連結する連結部とを有し、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されると共に、前記筐体側に向かって延長された延長部とを有し、
前記延長部は、前記後側取付部に取り付けられており、
前記開口部を通過した気流の一部が前記延長部に設けられた隙間から排出されると共に、前記開口部を通過した気流の一部が前記連結部に設けられた隙間を通過した後、前記延長部に沿って前記光源と前記レンズとの間へと流れ込むことを特徴とする照明装置。

【請求項2】

光源と、
前記光源の前方に配置されたレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記光源及び前記レンズホルダが取り付けられると共に、前記光源が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた筐体と、
前記筐体の背面側に配置されると共に、前方に向けて送風しながら、前記光源及び前記レンズを冷却する冷却ファンとを備え、
前記筐体は、前記光源が前面側に取り付けられた前側取付部と、前記冷却ファンにより送風される気流を前記前側取付部側に向けて通過させる開口部が設けられた後側取付部と、前記前側取付部と前記後側取付部との間を連結する連結部とを有し、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されると共に、前記筐体側に向かって延長された延長部とを有し、
前記連結部は、前記延長部に設けられた隙間から排出される気流に沿った方向に幅を有する放熱フィンを含み、
前記延長部は、前記後側取付部に取り付けられていることを特徴とする照明装置。

【請求項3】

前記延長部は、前記保持部の周方向に幅を有して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。

【請求項4】

前記冷却ファンは、前記後側取付部の背面側に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の車両用灯具を含む照明装置では、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化や低コスト化が進むに従って、光源にＬＥＤを採用したものが徐々に増えてきている。ＬＥＤは、長寿命で消費電力が少ないといったメリットがある。一方、高温になると発光効率の低下や寿命の短縮化を招くことから、ヒートシンクや冷却ファンなどを用いて、ＬＥＤが発する熱を外部に効率良く放熱させる必要がある（例えば、下記特許文献１を参照。）。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、前端側に開口面を有するケースと、ＬＥＤモジュールを設置する底部、底部から立設すると共にケースの内壁面との間に隙間が形成されるように配置される筒状壁部、筒状壁部の前端に形成される開口端を有し、開口端がケースの開口面側に位置するように装着されるヒートシンクと、ヒートシンクにおける底部の外面と対向してケースの内部に収容されるファンと、ケースの側方から内部に導入された空気をファンに導く吸気通路と、ヒートシンクにおける底部の外面および筒状壁部の外壁面に沿って形成されてファンからの空気をヒートシンクの前端側から外部に排出する排気通路とを備える照明装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−４４９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した特許文献１に記載の照明装置では、ファンにより送風される空気（気流）がレンズの外周部にしか当たらないため、レンズの中心付近、すなわち光源に最も近い部分であり、光源が発生する熱によって高温となる部分を冷却することができない。この場合、熱の影響によりレンズが変形してしまう虞れがある。

【0006】

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、光源及びレンズを効率良く冷却することを可能とした照明装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 光源と、
前記光源の前方に配置されたレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記光源及び前記レンズホルダが取り付けられると共に、前記光源が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた筐体と、
前記筐体の背面側に配置されると共に、前方に向けて送風しながら、前記光源及び前記レンズを冷却する冷却ファンとを備え、
前記筐体は、前記光源が前面側に取り付けられた前側取付部と、前記冷却ファンにより送風される気流を前記前側取付部側に向けて通過させる開口部が設けられた後側取付部と、前記前側取付部と前記後側取付部との間を連結する連結部とを有し、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されると共に、前記筐体側に向かって延長された延長部とを有し、
前記延長部は、前記後側取付部に取り付けられており、
前記開口部を通過した気流の一部が前記延長部に設けられた隙間から排出されると共に、前記開口部を通過した気流の一部が前記連結部に設けられた隙間を通過した後、前記延長部に沿って前記光源と前記レンズとの間へと流れ込むことを特徴とする照明装置。
〔２〕 光源と、
前記光源の前方に配置されたレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記光源及び前記レンズホルダが取り付けられると共に、前記光源が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた筐体と、
前記筐体の背面側に配置されると共に、前方に向けて送風しながら、前記光源及び前記レンズを冷却する冷却ファンとを備え、
前記筐体は、前記光源が前面側に取り付けられた前側取付部と、前記冷却ファンにより送風される気流を前記前側取付部側に向けて通過させる開口部が設けられた後側取付部と、前記前側取付部と前記後側取付部との間を連結する連結部とを有し、
前記レンズホルダは、前記レンズの外周部を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されると共に、前記筐体側に向かって延長された延長部とを有し、
前記連結部は、前記延長部に設けられた隙間から排出される気流に沿った方向に幅を有する放熱フィンを含み、
前記延長部は、前記後側取付部に取り付けられていることを特徴とする照明装置。
〔３〕 前記延長部は、前記保持部の周方向に幅を有して設けられていることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の照明装置。
〔４〕 前記冷却ファンは、前記後側取付部の背面側に取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の照明装置。

【発明の効果】

【0008】

以上のように、本発明によれば、光源及びレンズを効率良く冷却することを可能とした照明装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。

【図2】図１に示す照明装置の構成を示す分解斜視図である。

【図3】図１に示す照明装置の構成を示す正面図である。

【図4】図３中に示す線分Ａ−Ａによる照明装置の構成を模式的に示す断面図である。

【図5】図３中に示す線分Ｂ−Ｂによる照明装置の構成を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。

【0011】

本発明の一実施形態として、例えば図１〜図５に示す照明装置１について説明する。なお、図１は、照明装置１の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す照明装置１の構成を示す分解斜視図である。図３は、図１に示す照明装置１の構成を示す正面図である。図４は、図３中に示す線分Ａ−Ａによる照明装置１の構成を模式的に示す断面図である。図５は、図３中に示す線分Ｂ−Ｂによる照明装置１の構成を模式的に示す断面図である。

【0012】

また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を照明装置１の前後方向、Ｙ軸方向を照明装置１の左右方向、Ｚ軸方向を照明装置１の上下方向として、それぞれ示すものとする。

【0013】

本実施形態の照明装置１は、図１〜図５に示すように、車両に搭載される車両用灯具として、例えば車両の前方（＋Ｘ軸方向）に向けて光を照射する車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用したものである。照明装置１は、図示を省略する灯体の内側に収容されることによって、車両用前照灯（車両用灯具）を構成している。

【0014】

具体的に、この照明装置１は、光源２と、光源２から出射された光を前方に向けて投影する投影レンズ３と、投影レンズ３を保持するレンズホルダ４と、光源２及びレンズホルダ４が取り付けられると共に、光源２が発する熱を放熱させる放熱部５が設けられた筐体６と、筐体６の背面側に配置されると共に、前方に向けて送風しながら、光源２及び投影レンズ３を冷却する冷却ファン７とを備えている。

【0015】

光源２は、発光素子であるＬＥＤ２ａが実装された実装基板８と、ＬＥＤ２ａを駆動する駆動回路が設けられた回路基板（図示せず。）とを有している。光源２では、実装基板８と回路基板とを灯体内に別々に配置し、これら実装基板８と回路基板とをハーネスと呼ばれる配線コードを介して電気的に接続し、ＬＥＤ２ａが発する熱から駆動回路を保護することが行われている。

【0016】

ＬＥＤ２ａは、例えば白色光を発するチップＬＥＤ（ＳＭＤ ＬＥＤ）からなる。チップＬＥＤには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。ＬＥＤ２ａは、実装基板８の一面（表面）に実装されている。また、実装基板８に実装されるＬＥＤ２ａの数については、１つ限らず、複数であってもよい。

【0017】

なお、ＬＥＤ２ａが発する光の色については、上述した白色光に限らず、橙色光や赤色光など、その車両用灯具の用途に応じて適宜変更することが可能である。また、光源２には、上述したＬＥＤ２ａ以外にも、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）などの実装基板８に実装可能な発光素子を用いることができる。

【0018】

実装基板８は、少なくとも一面（表面）に、上述したＬＥＤ２ａと電気的に接続される配線（図示せず。）が設けられた矩形状のプリント配線基板（ＰＷＢ）からなる。また、実装基板８には、複数（本実施形態では２つ）のビス９を貫通させる複数（本実施形態では２つ）の切欠孔８ａが設けられている。

【0019】

実装基板８には、ＬＥＤ２ａの他に、上述した配線と電気的に接続されるコネクタ１０が取り付けられている。光源２では、図示を省略するものの、配線コードの一端側に取り付けられたカプラを実装基板８側のコネクタ１０に差し込むと共に、配線コードの他端側に取り付けられたカプラを回路基板側のコネクタに差し込むことによって、実装基板８と回路基板との間を電気的に接続している。これにより、実装基板８に実装されたＬＥＤ２ａの点灯を回路基板に設けられた駆動回路により制御することが可能である。

【0020】

投影レンズ３は、光源２の前方に配置された凸レンズからなる。投影レンズ３は、その光学中心を光源２（ＬＥＤ２ａ）から出射された光の光軸と一致させた状態で、光源２（ＬＥＤ２ａ）の中心（発光点）と後面側の焦点とが一致するように配置されている。これにより、光源２（ＬＥＤ２ａ）から出射された光を前方（＋Ｘ軸方向）に向けて拡大して投影することが可能である。なお、投影レンズ３については、上述した１枚のレンズにより構成された場合に限らず、複数のレンズを組み合わせた構成することも可能である。

【0021】

レンズホルダ４は、投影レンズ３の外周部を保持する保持部１１と、保持部１１の周囲に並んで配置されると共に、筐体６の前面側に向かって延長された複数（本実施形態では４つ）の延長部１２とを有している。

【0022】

複数の延長部１２は、保持部１１の周囲に等間隔に並んで配置されると共に、この保持部１１の周方向に幅を有して設けられている。これにより、隣り合う延長部１２の各間には、保持部１１の周方向に幅を有したスリット（隙間）１３が設けられている。また、各延長部１２の先端には、拡径方向に突出したヒンジ部１２ａが設けられている。さらに、各ヒンジ部１２ａには、ビス１４を貫通させる貫通孔１２ｂが設けられている。

【0023】

なお、本実施形態では、上述した複数の延長部１２を有し、これら複数の延長部１２の間に隙間となるスリット１３が設けられた構成となっているが、１つの延長部に少なくとも１つ又は複数の隙間（スリット）が設けられた構成であってもよい。

【0024】

筐体６は、前面側に光源２（実装基板８）が取り付けられる前側取付部１５と、背面側に送風ファン７が取り付けられる後側取付部１６と、前側取付部１５と後側取付部１６との間を連結する複数（本実施形態では４つ）の連結部１７とを有している。

【0025】

前側取付部１５は、実装基板８のＬＥＤ２ａが実装された部分に対応して、所定の厚みで略矩形板状に形成されている。また、前側取付部１５の前面には、上述したビス９が螺合される複数（本実施形態では２つ）のネジ穴１５ａが設けられている。

【0026】

実装基板８は、ＬＥＤ２ａが実装された面（表面）を前方に向けた状態で、上述した切欠孔８ａを貫通したビス９をネジ穴１５ａに螺合することによって、この前側取付部１５の前面に取り付けられている。

【0027】

また、実装基板８は、前側取付部１５の前面に熱伝導グリス（図示せず。）を介して取り付けられていることが好ましい。これにより、ＬＥＤ２ａが発する熱を実装基板８側から前側取付部１５側へと効率良く逃がすことが可能である。

【0028】

後側取付部１６は、冷却ファン７に対応して、所定の厚みで略矩形板状に形成されている。また、後側取付部１６の中央部には、円形状の開口部１８が設けられている。開口部１８は、冷却ファン７により送風される空気（気流）Ｋを後側取付部１６（筐体６）の背面側から前面側の前側取付部１５に向けて通過させる。

【0029】

後側取付部１６の前面側の四隅には、４つのネジ穴１６ａが設けられている。レンズホルダ４の複数の延長部１２は、上述した貫通孔１２ｂを貫通したビス１４をネジ穴１６ａに螺合することによって、この後側取付部１６の前面に取り付けられている。一方、後側取付部１６の背面側の四隅には、ネジ穴（図示せず。）が設けられた４つのボス１６ｂが突出して設けられている。

【0030】

複数の連結部１７は、前側取付部１５と後側取付部１６との各辺の中央部をそれぞれ連結する一対の連結片１７ａを有している。一対の連結片１７ａは、開口部１８の径方向に幅を有して、互いに平行に並んで設けられている。また、複数の連結部１７（一対の連結片１７ａ）は、複数の延長部１２の各間（スリット１３）に位置して設けられている。

【0031】

なお、本実施形態では、上述した複数の連結部１７を有し、これら複数の連結部１７（連結片１７ａ）の間に隙間が設けられた構成となっているが、１つの連結部に少なくとも１つ又は複数の隙間が設けられた構成であってもよい。

【0032】

放熱部５は、ＬＥＤ２ａ（光源２）が発する熱を外部に効率良く放熱させるため、筐体６の少なくとも一部又は全部において、熱電導性の高い金属材料や樹脂材料、これらの複合材料などを用いることによって構成されている。すなわち、放熱部５は、筐体６に放熱部材（ヒートシンク）を取り付けられた構成や、筐体６自体を放熱部材（ヒートシンク）とした構成とすることが可能である。

【0033】

本実施形態では、筐体６の全てが放熱部５として機能している。その中でも特に、連結部１７を構成する連結片１７ａは、後述する放熱性を高めるための放熱フィンとして機能することになる。

【0034】

冷却ファン７は、ＬＥＤ２ａ（光源２）の点灯時に、羽根車７ａをモータ７ｂにより回転駆動することによって、前方に向けて気流Ｋを発生させながら、送風を行うものである。冷却ファン７の四隅には、４つのビス１９を貫通させる４つの貫通孔７ｃが設けられている。冷却ファン７は、貫通孔７ｃを貫通したビス１９をボス１６ｂのネジ穴に螺合することによって、後側取付部１６の背面に取り付けられている。

【0035】

なお、冷却ファン７については、上述した後側取付部１６（筐体６）の背面側に取り付けられた構成に必ずしも限定されるものではなく、後側取付部１６（筐体６）の背面側に配置された構成であればよい。

【0036】

以上のような構成を有する本実施形態の照明装置１では、冷却ファン７により送風される気流Ｋが開口部１８を通過した後、この開口部１８を通過した気流Ｋの一部が複数の延長部１２の間（スリット１３）から外部へと排出される。

【0037】

ここで、連結部１７を構成する連結片１７ａは、複数の延長部１２の各間（スリット１３）に位置して、各間から排出される気流Ｋに沿った方向に幅を有する放熱フィンを構成している。これにより、光源２側から筐体６側に伝わる熱を外部に効率良く放熱させることが可能である。

【0038】

また、本実施形態の照明装置１では、上述した保持部１１の周方向に幅を有する複数の延長部１２によって、開口部１８を通過した気流Ｋの一部が、複数の連結部１７（一対の連結片１７ａ）の間（隙間）を通過した後、これら複数の延長部１２に沿って光源２と投影レンズ３との間へと流れ込む。これにより、投影レンズ３のうち、光源２が発生する熱によって高温となる部分（投影レンズ３の背面側）を冷却することが可能である。

【0039】

以上のようにして、本実施形態の照明装置１では、光源２及び投影レンズ３を効率良く冷却することが可能である。また、光源２が発する熱の影響により、投影レンズ３が変形するといったことを防ぐことが可能である。

【0040】

さらに、本実施形態の照明装置１を車両用灯具に適用した場合、この照明装置１の前方に向けて送風を行うことができる。したがって、この前方に向けて送風される気流を利用して、灯体の前面に設けられたアウターレンズ（カバーレンズ）における曇りの発生を改善することも可能である。

【0041】

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、車両用前照灯（ヘッドランプ）に本発明を適用した場合を例示したが、本発明が適用される車両用灯具については、上述したフロント側の車両用灯具に限らず、例えばリアコンビネーションランプなどのリア側の車両用灯具に本発明を適用することも可能である。

【0042】

さらに、本発明は、上述した車両用灯具に好適に用いられるものの、本発明が適用される照明装置については、上述した車両用灯具に必ずしも限定されるものではない。すなわち、本発明は、例えば住宅用の照明装置など一般の照明装置や、プロジェクターの照明装置などにも適用することが可能である。

【符号の説明】

【0043】

１…照明装置（車両用灯具） ２…光源 ２ａ…ＬＥＤ（発光素子） ３…投影レンズ（レンズ） ４…レンズホルダ ５…放熱部 ６…筐体 ７…冷却ファン ８…実装基板 ９…ビス １０…コネクタ １１…保持部 １２…延長部 １３…スリット（隙間） １４…ビス １５…前側取付部 １６…後側取付部 １７…連結部 １７ａ…連結片（放熱フィン） １８…開口部 １９…ビス Ｋ…気流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】