特許 7519030 車両用灯具

(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】

(24)【登録日】2024-07-10

(45)【発行日】2024-07-19

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 45/47 20180101AFI20240711BHJP

   F21S 45/60 20180101ALI20240711BHJP

   F21V 29/15 20150101ALI20240711BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20240711BHJP

   F21S 43/14 20180101ALI20240711BHJP

   F21S 43/20 20180101ALI20240711BHJP

   F21S 43/31 20180101ALI20240711BHJP

   F21S 41/141 20180101ALI20240711BHJP

   F21S 41/20 20180101ALI20240711BHJP

   F21S 41/32 20180101ALI20240711BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240711BHJP

   F21W 102/10 20180101ALN20240711BHJP

   F21W 103/20 20180101ALN20240711BHJP

【ＦＩ】

F21S45/47

F21S45/60

F21V29/15 100

F21V29/503 100

F21S43/14

F21S43/20

F21S43/31

F21S41/141

F21S41/20

F21S41/32

F21Y115:10

F21W102:10

F21W103:20

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020180408

(22)【出願日】2020-10-28

(65)【公開番号】P2022071442

(43)【公開日】2022-05-16

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】塚田 佳子

(72)【発明者】

【氏名】田中 孝一

(72)【発明者】

【氏名】白鳥 一幸

(72)【発明者】

【氏名】内藤 哲郎

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１９２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２７７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８７７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９４９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００５１４４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４５／４７

Ｆ２１Ｓ ４５／６０

Ｆ２１Ｖ ２９／１５

Ｆ２１Ｖ ２９／５０３

Ｆ２１Ｓ ４３／１４

Ｆ２１Ｓ ４３／２０

Ｆ２１Ｓ ４３／３１

Ｆ２１Ｓ ４１／１４１

Ｆ２１Ｓ ４１／２０

Ｆ２１Ｓ ４１／３２

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｗ １０２／１０

Ｆ２１Ｗ １０３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光素子と、前記発光素子の光を正面方向に反射するリフレクタと、前記リフレクタの正面に配置したアウタレンズとを備え、
前記リフレクタの背面側に、前記発光素子と前記アウタレンズの外周部とを熱的に接続する熱伝導体と、前記熱伝導体の背面側を覆う仕切り板とを備え、
前記リフレクタと前記熱伝導体との間に、第１断熱層を有すると共に、前記熱伝導体と前記仕切り板との間に、第２断熱層を有し、
前記リフレクタと前記熱伝導体との間に、前記発光素子と前記アウタレンズの外周部とを熱的に接続する金属体が配置してあり、
前記熱伝導体が、前記金属体の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする車両用灯具。

【請求項2】

発光素子と、前記発光素子の光を正面方向に反射するリフレクタと、前記リフレクタの正面に配置したアウタレンズとを備え、
前記リフレクタの背面側に、前記発光素子と前記アウタレンズの外周部とを熱的に接続する熱伝導体と、前記熱伝導体の背面側を覆う仕切り板とを備え、
前記リフレクタと前記熱伝導体との間に、第１断熱層を有すると共に、前記熱伝導体と前記仕切り板との間に、第２断熱層を有し、
前記仕切り板が、前記第２断熱層と前記仕切り板の背面側空間との間を開閉する開閉機構を有することを特徴とする車両用灯具。

【請求項3】

前記第１及び第２の断熱層が、断熱材及び空隙の少なくとも一方で形成してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。

【請求項4】

前記熱伝導体が、高熱伝導材料をフィラーとして含むことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用灯具。

【請求項5】

前記リフレクタと前記熱伝導体との間に、前記発光素子と前記アウタレンズの外周部とを熱的に接続する金属体が配置してあり、
前記熱伝導体が、前記金属体の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の車両用灯具。

【請求項6】

前記金属体が、前記アウタレンズ側への熱伝導経路と車両ボディ側への熱伝導経路とを選択的に切り換えるスイッチ機構を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用灯具。

【請求項7】

前記仕切り板が、前記第２断熱層と前記仕切り板の背面側空間との間を開閉する開閉機構を有することを特徴とする請求項１，３～６のいずれか１項に記載の車両用灯具。

【請求項8】

前記アウタレンズが、正面及び背面の少なくとも一方の面に、可視光を透過し且つ熱伝導性を有する被覆層を備えていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のヘッドライトやウインカーなどに用いられる車両用灯具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の車両用灯具としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の車両用灯具は、ＬＥＤと、ＬＥＤの前方に配置したアウタレンズと、ＬＥＤに熱的に接続されるヒートシンクと、ＬＥＤの背方に送風開口を有する送風装置とを備えている。ヒートシンクは、ＬＥＤを配置した基部の外側に、前後方向に延びる放熱部を有する。放熱部は、送風開口から送風された空気に放熱しつつアウタレンズに指向させる。この車両用灯具は、ＬＥＤの放熱を二次利用して、アウタレンズの曇り晴らしや融雪効果を得るものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６４５１７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記したような従来の車両用灯具にあっては、ＬＥＤの放熱を行うヒートシンクに送風し、その空気によりアウタレンズを加熱するので、アウタレンズに対する加熱効率が充分であるとは言い難く、また、ＬＥＤをヒートシンクの放熱部で包囲した構造であるため、灯具全体の重量が増大するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

【0005】

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、アウタレンズに対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズの曇り除去や融雪の機能を高めることができると共に、構造の簡略化及び軽量化を実現することができる車両用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】

【0006】

本発明に係わる車両用灯具は、発光素子と、発光素子の光を正面方向に反射するリフレクタと、リフレクタの正面に配置したアウタレンズとを備えている。そして、車両用灯具は、リフレクタの背面側に、発光素子とアウタレンズの外周部とを熱的に接続する熱伝導体と、熱伝導体の背面側を覆う仕切り板とを備え、リフレクタと熱伝導体との間に、第１断熱層を有すると共に、熱伝導体と仕切り板との間に、第２断熱層を有し、仕切り板が、第２断熱層と仕切り板の背面側空間との間を開閉する開閉機構を有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係わる車両用灯具は、リフレクタ、第１断熱層、熱導電体、第２断熱層、及び仕切り板を正背面方向に積層した簡単な構造を有している。そして、車両用灯具は、発光素子の熱を、熱伝導体を通して直接的にアウタレンズに伝達し、その際、第１及び第２の断熱層により熱伝導体からリフレクタ及び仕切り板への夫々の熱伝導を抑制するので、発光素子からアウタレンズへの熱伝導が熱伝導体によって集中的に行われる。

【0008】

このようにして、本発明に係わる車両用灯具は、アウタレンズに対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズの曇り除去や融雪の機能を高めることができると共に、積層構造により良好な熱伝導を行うので、構造の簡略化及び軽量化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係わる車両用灯具の第１実施形態を説明する断面図である。

【図2】本発明に係わる車両用灯具の第２実施形態を説明する断面図である。

【図3】本発明に係わる車両用灯具の第３実施形態を説明する断面図である。

【図4】本発明に係わる車両用灯具の第４実施形態を説明する断面図（Ａ）、仕切り板の動作を示す各々正面図（Ｂ）及び（Ｃ）である。

【図5】本発明に係わる車両用灯具の第５実施形態を説明する断面図（Ａ）、仕切り板の動作を示す各々正面図（Ｂ）及び（Ｃ）である。

【図6】本発明に係わる車両用灯具の第６実施形態を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〈第１実施形態〉
図１に示す車両用灯具Ａは、発光素子１と、発光素子１の光を正面方向（図中で左方向）に反射するリフレクタ２と、リフレクタ２の正面に配置したアウタレンズ３とを備えると共に、背面側にハウジング４を備えている。発光素子１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、基板１Ａを有する。リフレクタ２は、正面側に開放されたカップ状を成しており、その中央部分に発光素子１及び基板１Ａが配置してある。この車両用灯具１は、図中に仮想線で一部を示す車両ボディＢに組み込まれる。

【0011】

また、車両用灯具Ａは、リフレクタ２の背面側に、発光素子１とアウタレンズ３の外周部とを熱的に接続する熱伝導体５と、熱伝導体５の背面側を覆う仕切り板６とを備えている。そして、車両用灯具Ａは、リフレクタ２と熱伝導体５との間に、第１断熱層７を有すると共に、熱伝導体５と仕切り板６との間に、第２断熱層８を有している。

【0012】

熱伝導体５は、リフレクタ２の背面側を覆うカップ状を成しており、中央部において発光素子１の基板１Ａと熱的に接続してあると共に、開口端部においてアウタレンズ３の外周部と熱的に接続してある。この熱伝導体５は、高熱伝導材料をフィラーとして含むものであって、金属板５Ａの背面に、図中に点線で示す熱伝導コーティング５Ｂを施したものである。

【0013】

熱伝導コーティング５Ｂは、金属板５Ａに対して、面内方向（面に沿う方向）の熱伝導率が高い材料を用いるのが望ましく、目安としては熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導材料である。高熱伝導材料としては、グラフェン、カーボンナノチューブ、及び窒化アルミニウムなどが挙げられる。この実施形態では、金属板５Ａの背面に、グラフェンを含むコーティング剤を塗布して熱伝導コーティング５Ｂを形成している。なお、熱伝導コーティング５Ｂは、図示例以外に、金属板５Ａの正面に設けても良いし、正面及び背面の両面に設けても構わない。

【0014】

仕切り板６は、熱伝導体５の背面側を覆うカップ状を成しており、ハウジング４との間に空間９を形成している。仕切り板６は、その材料が限定されるものではないが、例えば、金属や繊維強化プラスチックなどを用いることができる。

【0015】

第１及び第２の断熱層７，８は、断熱材及び空隙の少なくとも一方で形成することができる。図示例の第１及び第２の断熱層７，８は、断熱材により形成してある。断熱材としては、その材料がとくに限定されるものではないが、従来周知の断熱材料を用いることができる。

【0016】

上記構成を備えた車両用灯具Ａは、リフレクタ２、第１断熱層７、熱伝導体５，第２断熱層８、及び仕切り板６を正背面方向に積層した簡単な構造を有している。この車両用灯具Ａは、発光素子１の熱を、熱伝導体５を通して直接的にアウタレンズ３に伝達する。その際、車両用灯具Ａは、第１及び第２の断熱層７，８により熱伝導体５からリフレクタ２及び仕切り板６への夫々の熱伝導を抑制するので、発光素子１からアウタレンズ３への熱伝導の経路が熱伝導体５に集中し、アウタレンズ３の加熱が効率的に行われる。

【0017】

このようにして、上記の車両用灯具Ａは、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めることができる。また、車両用灯具Ａは、上述した積層構造のみで良好な熱伝導を行うので、構造の簡略化及び軽量化を実現することができる。

【0018】

さらに、上記の車両用灯具Ａは、第１及び第２の断熱層７，８が、断熱材及び空隙の少なくとも一方で形成してあるので、構造の簡略化や軽量化のさらなる向上を実現すると共に、製造コストの低減なども実現し得る。

【0019】

さらに、上記の車両用灯具Ａは、熱伝導体５が、高熱伝導材料をフィラーとして含む構成とすることで、高強度と高熱伝導性とを両立させることができ、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能をより向上させると共に、熱伝導コーティング５Ｂの耐久性向上などの効果を奏する。

【0020】

図２～図６は、本発明に係わる車両用灯具の第２～第６の実施形態を夫々説明する図である。以下の各実施形態においては、第１実施形態の構成と同一の構成部位に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

【0021】

〈第２実施形態〉
図２に示す車両用灯具Ａは、第１実施形態（図１参照）と同様の基本構成を備えると共に、第１断熱層７Ａをガラスウールで形成すると共に、第２断熱層７Ｂを空隙により形成した構成である。

【0022】

上記の車両用灯具Ａにあっても、第１実施形態と同様に、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めることができると共に、積層構造のみで良好な熱伝導を行うので、構造の簡略化及び軽量化、並びに製造コストの低減などを実現し得る。

【0023】

〈第３実施形態〉
図３に示す車両用灯具Ａは、第１実施形態（図１参照）と同様の基本構成を備えると共に、リフレクタ２と熱伝導体５との間に、発光素子１とアウタレンズ３の外周部とを熱的に接続する金属体（太い破線で示す）１０が配置してある。金属体１０は、リフレクタ２の背面を覆うカップ状を成しており、その材料がとくに限定されるものではないが、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金製である。

【0024】

図示例の車両用灯具Ａは、金属体１０と熱伝導体５との間に、空隙から成る第１断熱層７を形成している。また、熱伝導体５は、金属板５Ａの背面に、カーボンコーティングにより形成した熱伝導コーティング５Ｂを有する。そして、車両用灯具Ａは、熱伝導体５と仕切り板６との間に、空隙により形成した第２断熱層８を有する。

【0025】

上記の車両用灯具Ａは、熱伝導体５が、金属体１０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する。具体的には、アルミニウム製の金属体１０は、熱伝導率が２３７Ｗ／ｍＫであり、これに対して、熱伝導コーティング（カーボンコーティング）５Ｂを有する熱伝導体５は、熱伝導率が８００Ｗ／ｍＫである。

【0026】

さらに、本発明に係わる車両用灯具Ａは、より好ましい実施形態として、アウタレンズ３が、正面及び背面の少なくとも一方の面に、可視光を透過し且つ熱伝導性を有する被覆層１１を備えている構成を採用することができる。図示例の車両用灯具Ａは、アウタレンズ３の正面に被覆層１１を備えている。

【0027】

上記の車両用灯具Ａにあっても、第１実施形態と同様に、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めると共に、構造の簡略化及び軽量化、並びに製造コストの低減などを実現し得る。

【0028】

また、上記の車両用灯具Ａは、リフレクタ２と熱伝導体５との間に、金属体１０を配置すると共に、記熱伝導体５が、金属体１０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する構成である。これにより、上記の車両用灯具Ａは、発光素子１からアウタレンズへの熱伝導効率をより一層高めて、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能のさらなる向上を図ることができる。また、車両用灯具Ａは、リフレクタ２と熱伝導体５との間に介在する金属体１０により、リフレクタ２の熱による劣化を抑制することができる。

【0029】

さらに、上記の車両用灯具Ａは、アウタレンズ３の正面に、可視光を透過し且つ熱伝導性を有する被覆層１１を備えているので、アウタレンズ３自体の熱伝導性が向上して、曇り除去や融雪の機能をより一層高めることができる。

【0030】

〈第４実施形態〉
図４（Ａ）に示す車両用灯具Ａは、第２実施形態（図２参照）と同様の基本構成を備えると共に、仕切り板６が、第２断熱層８と仕切り板６の背面側の空間９との間を開閉する開閉機構を有している。

【0031】

図示例の仕切り板６は、図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、放射状に分割した複数の仕切り部材６Ａで構成してある。各仕切り部材６Ａは、当該仕切り板６の半径方向に延びる長孔６Ｂを有し、夫々の長孔６Ｂに貫通する軸部６Ｃにより連結してある。この仕切り板６は、軸部６Ｃを適宜の固定部位に連結すると共に、各仕切り部材６Ａを一斉に動作させる駆動部（図示せず）を有する。

【0032】

上記の仕切り板６は、各仕切り部材６Ａが、長孔６Ｂの長さ分だけ半径方向に往復動可能であり、全体として直径を拡大縮小するように動作する。そして、仕切り板６は、図４（Ｂ）に示す状態から、各仕切り部材６Ａを中心方向に移動させることにより、図４（Ｃ）に示すように、外周側において第２断熱層８と空間９との間を開放する。

【0033】

上記構成を備えた車両用灯具Ａは、先の実施形態と同様に、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めると共に、構造の簡略化及び軽量化などを実現する。そして、車両用灯具Ａは、開閉機構を有する仕切り板６を採用したことにより、第２断熱層８を外側の空間９に開放することで、熱伝導体５の熱を空間９に放出し、又は空間９を通して外部に放出させることができ、リフレクタ２やアウタレンズ３の熱による劣化を抑制することができる。

【0034】

〈第５実施形態〉
図５（Ａ）に示す車両用灯具Ａは、第２実施形態（図２参照）と同様の基本構成を備えると共に、仕切り板６が、第２断熱層８と仕切り板６の背面側の空間９との間を開閉する開閉機構を有している。

【0035】

図示例の仕切り板６は、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、カメラの絞りを構成する遮光板に類似する複数の仕切り部材６Ａを備えており、図示しない駆動部により、各仕切り板６Ａを一斉に同一方向に回転させて、中央の開口部６Ｄの大きさを変化させる。なお、仕切り板６は、各仕切り部材６Ａを図５（Ｂ）に示す矢印と逆方向に回転させることにより開口部６Ｄを閉じる。

【0036】

上記構成を備えた車両用灯具Ａは、先の実施形態と同様に、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めると共に、構造の簡略化及び軽量化などを実現する。そして、車両用灯具Ａは、開閉機構を有する仕切り板６を採用したことにより、図５（Ａ）に示すように、仕切り板６の中央の開口部６Ｄを通して、第２断熱層８を外側の空間９に開放する。これにより、車両用灯具Ａは、熱伝導体５の熱を空間９に放出し、又は空間９を通してハウジング４の外部に放出させることができ、リフレクタ２やアウタレンズ３の熱による劣化を抑制することができる。

【0037】

〈第６実施形態〉
図６に示す車両用灯具Ａは、第３実施形態（図３参照）と同等の基本構成を備えると共に、金属体１０が、アウタレンズ３側への熱伝導経路と車両ボディＢ側への熱伝導経路とを選択的に切り換えるスイッチ機構１２を有している。スイッチ機構１２は、所定の操作により作動する可動部を設けたものや、バイメタルのように所定温度で変位する部材を用いたものなどを採用することができる。

【0038】

上記構成を備えた車両用灯具Ａは、先の実施形態と同様に、アウタレンズ３に対する充分な加熱効率を確保して、アウタレンズ３の曇り除去や融雪の機能を高めると共に、構造の簡略化及び軽量化などを実現する。そして、車両用灯具Ａは、金属体１０のスイッチ機構１２を採用したことにより、融雪等の必要がない場合に、発光素子１の熱を車両ボディＢに逃がすようにして、アウタレンズ３の熱による劣化を抑制することができる。

【0039】

本発明に係わる車両用灯具は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能であり、各実施形態で説明した構成を組み合わせることもできる。

【符号の説明】

【0040】

Ａ 車両用灯具
Ｂ 車両ボディ
１ 発光素子
２ リフレクタ
３ アウタレンズ
５ 熱伝導体
６ 仕切り板
７ 第１断熱層
８ 第２断熱層
１０ 金属体
１１ 被覆層
１２ スイッチ機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】