特開 2024-143446 灯具及び車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143446

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】灯具及び車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 45/435 20180101AFI20241003BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20241003BHJP

   F21S 41/148 20180101ALI20241003BHJP

   F21S 41/32 20180101ALI20241003BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20241003BHJP

   F21V 29/67 20150101ALI20241003BHJP

   F21V 29/76 20150101ALI20241003BHJP

   F21W 102/13 20180101ALN20241003BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20241003BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

F21S45/435

F21S41/143

F21S41/148

F21S41/32

F21V29/503

F21V29/67 100

F21V29/76

F21W102:13

F21Y115:10

F21Y115:30

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056136

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆芳

(72)【発明者】

【氏名】村松 鉄平

(57)【要約】

【課題】ＬＥＤが搭載されるヒートシンクの放熱性能を向上させ、製品寿命が短くなることを抑制する灯具を提供する。
【解決手段】ヒートシンク２１を備える灯具であって、ヒートシンク２１は、光を発する第１発光部３５が前面に取付けられる第１搭載部３１を備え、第１搭載部３１の後面には、後方へ延出する板状の複数の第１フィン３２が設けられ、複数の第１フィン３２の後方には、第１フィン３２に向けて送風するファン３８が設けられ、ファン３８からの風は、少なくとも２つの第１フィン３２の間を通過して第１搭載部３１の後面に当たり、２つの第１フィン３２の板面に沿って、上方および下方へ向かい、２つの第１フィン３２の間から前記ヒートシンク２１の外部へ流れる気流となる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヒートシンクを備える灯具であって、
前記ヒートシンクは、光を発する第１発光部が前面に取付けられる第１搭載部を備え、
前記第１搭載部の後面には、後方へ延出する板状の複数の第１フィンが設けられ、
前記複数の第１フィンの後方には、前記第１フィンに向けて送風するファンが設けられ、
前記ファンからの風は、少なくとも２つの前記第１フィンの間を通過して前記第１搭載部の後面に当たり、前記２つの第１フィンの板面に沿って、上方および下方へ向かい、前記２つの第１フィンの間から前記ヒートシンクの外部へ流れる気流となる、
灯具。

【請求項2】

前記ヒートシンクは上方を向いた第２搭載部を備え、
前記第２搭載部は、光を発する第２発光部が上面に取付けられると共に、下方へ延出する複数の第２フィンが下面に形成され、
前記第２発光部の上方には、前記第２発光部から出射される光を前方へ反射させるリフレクタが配置され、
前記複数の第２フィンは、前記複数の第１フィンの側方に配置され、
前記ヒートシンクは、単一部品として形成される、
請求項１に記載の灯具。

【請求項3】

前記第１搭載部の後面には上下方向の中央付近に、後方へ突出すると共に側方へ延出する柱状の突出部が設けられた、請求項１または２に記載の灯具。

【請求項4】

請求項１または２に記載の灯具は、車両に搭載される車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、灯具及び車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ＬＥＤを光源としたハイビーム用光源群とロービーム用光源群と備えた車両用前照灯が知られている。

【0003】

このような構成において、ハイビーム用光源群とロービーム用光源群とを個別に配置する場合、一般的に前照灯のサイズが大きくなる。

【0004】

また、前照灯のサイズが大きくなることを抑制するため、ハイビーム用光源群およびロービーム用光源群が搭載された基板と、ロービーム用リフレクタと、ハイビーム用レンズとロービーム用レンズが形成された複合レンズを備えた前照灯が開示されている。（特許文献１を参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－０２２４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記構成において、半導体光源であるＬＥＤを長時間点灯させると、ＬＥＤの温度が高い状態を維持するため、製品寿命が短くなる。

【0007】

そこで本開示は、ＬＥＤをヒートシンクに搭載すると共にヒートシンクの放熱性能を向上させ、製品寿命が短くなることを抑制する灯具を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書で開示される灯具は、ヒートシンクを備える灯具であって、前記ヒートシンクは、光を発する第１発光部が前面に取付けられる第１搭載部を備え、前記第１搭載部の後面には、後方へ延出する板状の複数の第１フィンが設けられ、前記複数の第１フィンの後方には、前記第１フィンに向けて送風するファンが設けられ、前記ファンからの風は、少なくとも２つの前記第１フィンの間を通過して前記第１搭載部の後面に当たり、前記２つの第１フィンの板面に沿って、上方および下方へ向かい、前記２つの第１フィンの間から前記ヒートシンクの外部へ流れる気流となる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ＬＥＤが搭載されるヒートシンクの放熱性能を向上させ、製品寿命が短くなることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態におけるヒートシンク前方斜視図である。

【図2】図２は、図１におけるヒートシンクの後面図である。

【図3】図３は、図２におけるＡ－Ａ断面を含む車両用灯具の縦断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態におけるヒートシンク後面図である。

【図5】図５は、図４におけるヒートシンクのＢ－Ｂ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＝＝＝＝＝本開示にかかる実施形態の概要＝＝＝＝＝
最初に本開示の実施態様を列挙して説明する。
（１）本開示の灯具は、ヒートシンクを備える灯具であって、前記ヒートシンクは、光を発する第１発光部が前面に取付けられる第１搭載部を備え、前記第１搭載部の後面には、後方へ延出する板状の複数の第１フィンが設けられ、前記複数の第１フィンの後方には、前記第１フィンに向けて送風するファンが設けられ、前記ファンからの風は、少なくとも２つの前記第１フィンの間を通過して前記第１搭載部の後面に当たり、前記２つの第１フィンの板面に沿って、上方および下方へ向かい、前記２つの第１フィンの間から前記ヒートシンクの外部へ流れる気流となる。
これにより、第１発光部で発する熱を効率よく放熱することができる。
（２）前記ヒートシンクは上方を向いた第２搭載部を備え、前記第２搭載部は、光を発する第２発光部が上面に取付けられると共に、下方へ延出する複数の第２フィンが下面に形成され、前記第２発光部の上方には、前記第２発光部から出射される光を前方へ反射させるリフレクタが配置され、 前記複数の第２フィンは、前記複数の第１フィンの側方に配置され、前記ヒートシンクは、単一部品として形成されることとしても良い。
これにより、 第１発光部と第２発光部を備えた灯具において、ヒートシンクの大きさを小さくする事ができる。
（３）前記第１搭載部の後面には上下方向の中央付近に、後方へ突出すると共に側方へ延出する柱状の突出部が設けられた構成としても良い。
これにより、放熱性能を更に高めることができる。
（４）前記灯具は、車両に搭載される構成としても良い。
これにより、車両に搭載される灯具を長寿命かつ大きさの小さいものにすることができる。

【0012】

＝＝＝＝＝本開示に係る実施形態の詳細＝＝＝＝＝
以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0013】

＝＝＝＝＝第１実施形態＝＝＝＝＝
車両用灯具１１は、図３に示すようにハウジング１３と、アウターカバー１５と、灯具ユニット１７と、を備えて構成される。灯具ユニット１７は、ハウジング１３とアウターカバー１５とによって形成される灯室内に配置される。灯具ユニット１７は、第１照射部３０と、第２照射部５０とを備えている。

【0014】

ヒートシンク２１は、第１搭載部３１と、第２搭載部５１とを備えている第１搭載部３１は灯具前方を向いており、第２搭載部５１は上方を向いている。第１搭載部３１の裏面側には後方に延出する複数の第１放熱フィン３２が形成されている。第２搭載部５１の裏面側には下方に延出する複数の第２放熱フィン５２が形成されている。複数の第２放熱フィン５２は複数の第１放熱フィン３２に対し左右方向（或いは車幅方向）のうちの一方の方向となる側方に配置されている。

【0015】

ヒートシンク２１は、ハイビーム用光源である第１発光素子３５およびロービーム用光源である第２発光素子５５の少なくとも一方を点灯させた際、各光源が発する発熱を第１放熱フィン３２および第２放熱フィン５２の少なくとも一方へ伝導させる。これにより、各光源の温度上昇が抑制される。ヒートシンク２１の材質は熱伝導率の高い金属が用いられ、好ましくは加工がしやすく製造コストの安価なアルミを主原料とする合金材料が用いられる。
ヒートシンク２１は、第１搭載部３１と、複数の第１放熱フィン３２と、第２搭載部５１と、複数の第２放熱フィン５２とを備えて構成される。ヒートシンク２１は、金型に溶融した金属（溶湯）を圧入した後、冷却させて得られる「ダイキャスト法」と呼ばれる金型鋳造法により単一部品として形成されるが、これに限られることはなく、例えば、単一部品ではなく、別部品として形成されても良い。

【0016】

第１発光素子３５および第２発光素子５５には、半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などが用いられる。

【0017】

第１照射部３０は、第１基板３４と、第１発光素子３５と、第１搭載部３１と、第１レンズ部３７と、複数の第１放熱フィン３２と、空冷ファン３８と、を備えている。第１発光素子３５は、第１基板３４の表面に実装される。第１搭載部３１には、第１基板３４が搭載され、第１搭載部３１と第１基板３４の裏面とはが密着した状態とされる。
複数の第１放熱フィン３２は各々略矩形かつ板状に形成されている。また、各々の第１放熱フィン３２は、第１搭載部３１の裏面から後方へ延出すると共に、各第１放熱フィン３２の板面が前後方向に沿っており、隣接する第１放熱フィン３２とお互い平行な状態で左右方向へ配置される。

【0018】

第１発光素子３５は車幅方向である左右方向に広く光を照射させるため、複数の発光チップが左右方向にアレイ状にお互いに隣接して複数個例えば１０個の発光チップが実装されており、灯具前方を向いて灯具前方に出射光Ｌ１を発する。

【0019】

第１基板は第１発光素子に電流を供給する配線パターンが形成される。第１搭載部３１にはその裏面が第１搭載部３１と密着した状態で第１基板３４が搭載されており、第１基板３４の表面にはハイビーム用光源である第１発光素子３５が実装されている。第１発光素子３５の前方には、第１レンズ部３７が配置される。

【0020】

なお本開示では、第１放熱フィン３２の後端部の上端部は、隣り合う放熱フィン同士が連結した橋渡し形状が形成されている。これにより、第１放熱フィン３２の後端部に空冷ファン３８を取付けた場合の取付け強度が向上し、車両が走行中に振動を発生しても、空冷ファン３８が脱落する事を防ぐ事ができる。

【0021】

第２照射部５０は、第２基板５４と、第２基板５４の表面に左右に離間して配置される第２発光素子５５と、第２基板５４の裏面が密着した状態で第２基板５４が搭載される第２搭載部と、第２基板５４の表面に支持され第２発光素子から出射される光を前方へ反射させるリフレクタ５６と、リフレクタで反射した光を屈折させてロービーム配光パターンを形成する第２レンズ部５７（図示せず）と、第２搭載部から下方に延出する複数の第２放熱フィン５２と、を備えている。
複数の第２放熱フィン５２は各々略矩形かつ板状に形成されており、第２搭載部５１の裏面から下方へ延出すると共に、その板面が前後方向に沿っており、隣接する第２放熱フィン５２とお互い平行な状態で左右方向へ配置される。

【0022】

第２搭載部５１にはその裏面が第２搭載部５１と密着した状態で第２基板５４が搭載されており、第２基板５４の表面にはロービーム用光源として２個の第２発光素子５５が左右に離間して実装されている。また、第２基板５４の表面には、第２発光素子５５から出射される光を前方へ反射させる２つの反射面を備えるリフレクタ５６が搭載されており、２つの反射面は２個の第２発光素子５５に対応して左右方向に隣接して形成されている。また、リフレクタの前方には、リフレクタで反射した光が通過する図示しない第２レンズ部５７が配置される。２つの第２発光素子５５によりロービーム配光パターンを形成する構成は前記特許文献１に記載されている構成により実現される。

【0023】

第１レンズ部３７と図示しない第２レンズ部５７は一体成形によりレンズ２３が形成される。レンズ２３はレンズホルダー２４を介してヒートシンク２１に支持される。

【0024】

第１発光素子３５は第１基板３４を介せずに第１搭載部３１に直接実装されていても良い。この場合は、第１発光素子３５は第１基板３４に形成された配線パターンと金属ワイヤーで電気的に接続され、金属ワイヤーを介して電流が供給される。
即ち、第１基板３４に第１発光素子３５を実装した構成、または第１搭載部３１に直接第１発光素子３５を実装した場合の第１発光素子３５を、第１発光部と解釈することができる。その他、第１発光素子３５が発する熱が第１搭載部３１へ伝熱するようになっている構成であれば、第１発光素子３５から第１搭載部３１の前面に接触するまでの構成が第１発光部と解釈することができる。

【0025】

同様に、第２発光素子５５は第２基板５４を介せずに第２搭載部５１に直接実装されていても良い。この場合は、第２発光素子５５は第２基板５４に形成された配線パターンと金属ワイヤーで電気的に接続され、金属ワイヤーを介して電流が供給される。
即ち、第２基板５４に第２発光素子５５を実装した構成、または第２搭載部５１に直接第２発光素子５５を実装した場合の第２発光素子５５を、第２発光部と解釈することができる。その他、第２発光素子５５が発する熱が第２搭載部５１へ伝熱するようになっている構成であれば、第２発光素子５５から第２搭載部５１の上面に接触するまでの構成が第２発光部と解釈することができる。

【0026】

車両用灯具１１は、第１発光素子３５が点灯する場合は、空冷ファン３８に電源が供給され、回転運動を行うＯＮ状態となる。図３に示す通り、空冷ファン３８がＯＮになると、複数の第１放熱フィン３２の間に存在する空気は前方へ押し出され前方気流Ｆ１が発生する。この前方気流Ｆ１は第１搭載部の裏面に当たり、上方へ向かう上方気流Ｆ２および下方へ向かう下方気流Ｆ３を発生させる。上方気流Ｆ２および下方気流Ｆ３は、灯室内で空気の流れを生み、一部は冷却されて空冷ファン３８に戻り、再び前方気流Ｆ１となる。前方気流Ｆ１は第１搭載部の裏面に当たる事により、第１搭載部は冷却され、第１発光素子は温度上昇が抑制される。

【0027】

また、上方気流Ｆ２および下方気流Ｆ３による灯室内の空気の流れは、第２放熱フィン５２の間に存在する空気も気流を発生させ、第２搭載部５１を冷却する効果も生む。この間、第２発光素子５５が点灯している場合には第２発光素子５５の温度上昇も抑制する作用効果を有する。

【0028】

＝＝＝＝＝第２実施形態＝＝＝＝＝
続いて、本開示の第２実施形態について説明する。図４、図５は本開示の第２実施形態におけるヒートシンク２１を示す。
第２実施形態では、第１搭載部３１の裏面側に後方へ突出する突出部３１５を形成している。突出部３１５は、前方気流Ｆ１から、より積極的に上方気流Ｆ２および下方気流Ｆ３を発生させ、冷却効率を高める効果を有する。突出部３１５は第１搭載部３１の上下方向の中央又はその近傍、かつ、隣接する２つの第１放熱フィンの間に配置され、水平方向に延出する三角錐形状となっている。突出部３１５は三角錐形状の他、シリンドリカル形状や台形角錐形状など、後方に突出していれば良い。

【0029】

本実施形態における灯具は、ヒートシンク２１を備える車両用灯具１１であって、ヒートシンク２１は、光を発する第１発光部３５が前面に取付けられる第１搭載部３１を備え、第１搭載部３１の後面には、後方へ延出する板状の複数の第１フィン３２が設けられ、複数の第１フィン３２の後方には、第１フィン３２に向けて送風するファン３８が設けられ、ファン３８からの風は、少なくとも２つの第１フィン３２の間を通過して第１搭載部３１の後面に当たり、２つの第１フィン３２の板面に沿って、上方および下方へ向かい、２つの第１フィン３２の間から前記ヒートシンク２１の外部へ流れる気流となる、ものである。
これにより、第１発光部３５で発する熱を効率よく放熱することができる。

【0030】

また、ヒートシンク２１は上方を向いた第２搭載部５１を備え、第２搭載部５１は、光を発する第２発光部５５が上面に取付けられると共に、下方へ延出する複数の第２フィン５２が下面に形成され、第２発光部５５の上方には、第２発光部５５から出射される光を前方へ反射させるリフレクタ５６が配置され、複数の第２フィン５２は、複数の第１フィン３２の側方に配置され、ヒートシンク２１は、単一部品として形成される。
これにより、第１発光部３５と第２発光部５５を備えた車両用灯具１１において、ヒートシンク２１の大きさを小さくする事ができる。

【0031】

また、第１搭載部３１の後面には上下方向の中央付近に、後方へ突出すると共に側方へ延出する柱状の突出部３１５が設けられた構成とされる。
これにより、ヒートシンク２１の放熱性能を更に高めることができる。

【0032】

また本実施形態における灯具は、車両に搭載される車両用灯具１１とされる。
これにより、車両に搭載される車両用灯具１１を長寿命かつ大きさの小さいものにすることができる。

【0033】

＝＝＝＝＝他の実施形態＝＝＝＝＝
上記実施形態では、第1照射部３０はハイビームを照射するハイビーム照射ユニットとされ、第２照射部５０はロービームを照射するロービーム照射ユニットとされたが、これに限定されるものではない。
例えば、ハイビームランプでは第１照射部３０の第１発光素子３５と第２照射部５０の第２発光素子５５が同時に点灯し、ロービームランプでは第２照射部５０の第２発光素子５５のみが点灯するようにしても良い。

【0034】

また、第1照射部及び第２照射部は、ハイビームランプ、ロービームランプ、デイタイムランニングランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、フォグランプなどの少なくとも１つの機能を有するように、車両用灯具に用いても良い。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本開示によれば、製品寿命が向上し得る半導体発光素子を光源とした車両用前照灯が提供され、例えば自動車などの分野において利用可能である。

【符号の説明】

【0036】

１１…車両用灯具
１３…ハウジング
１５…アウターカバー
１７…灯具ユニット
２１…ヒートシンク
２３…レンズ
２４…レンズホルダー
３０…第１照射部
３１…第１搭載部
３１５…突出部
３２…第１放熱フィン
３３…取付部
３４…第１基板
３５…第１発光素子
３７…第１レンズ部
３８…空冷ファン
５０…第２照射部
５１…第２搭載部
５２…第２放熱フィン
５４…第２基板
５５…第２発光素子
５６…リフレクタ
５７…第２レンズ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】