(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源としての半導体発光素子と、
前記半導体発光素子に接触する熱伝導部と、
前記熱伝導部に接触するベース部と、該ベース部上に所定の間隔で立設された複数の平板フィンとを含み、前記半導体発光素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、
前記半導体発光素子、前記熱伝導部および前記ヒートシンクを収容する筐体と、
を備える車両用灯具において、
鉛直方向に対して前記平板フィンを含む平面が傾斜するよう前記平板フィンの延設方向が定められており、
前記平板フィンからの放熱により暖められた空気の一部が、前記平板フィン同士の間隙を通って前記筐体の左または右側面の内面に当たった後、上方へ向かって流れるよう、前記平板フィンの延設方向が前記左または右側面の内面に対して傾斜していることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
複数の半導体発光素子を備え、
前記複数の半導体発光素子の配列方向を、前記平板フィンの延設方向に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１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、車両用灯具に関し、特に半導体発光素子を光源とする車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子を光源として使用した車両用灯具が知られている。車両用灯具の光源として半導体発光素子を用いる場合、半導体発光素子の発光を最大限利用することにより、車両用灯具に要求される光量レベルを満足する必要がある。
【０００３】
一般に、半導体発光素子は、高出力を得るために大きな電流を供給すると発熱が増えるが、発熱によって素子が高温になると発光効率が低下する。そのため、半導体発光素子からの熱を効率良く放熱するために、種々の車両用灯具の放熱構造が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２８６３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体発光素子を用いた車両用灯具には、半導体発光素子と、半導体発光素子からの光を筐体外部に照射するための光学系と、半導体発光素子からの熱を放熱するためのヒートシンクとを密閉された筐体内に収容した構成の車両用灯具がある。
【０００５】
このような構成の車両用灯具では、半導体発光素子からの熱がヒートシンクを介して筐体内の空気中に放熱される。そして、この熱で筐体内の空気が暖められ、自然対流が生じて筐体内を空気が循環することにより、半導体発光素子からの熱が放熱されるようになっている。従って、半導体発光素子からの熱を効率良く放熱するためには、筐体内の空気の循環が促進されることが望ましい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、筐体内の空気の循環を促進して、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することのできる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ために、本発明のある態様の車両用灯具は、光源としての半導体発光素子と、半導体発光素子に接触する熱伝導部と、熱伝導部に接触するベース部と、該ベース部上に所定の間隔で立設された複数の平板フィンとを含み、半導体発光素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、半導体発光素子、熱伝導部およびヒートシンクを収容する筐体とを備える車両用灯具において、鉛直方向に対して平板フィンを含む平面が傾斜するよう平板フィンの延設方向を定めた。
【０００８】
この態様によると、鉛直方向に対して平板フィンを含む平面が傾斜するよう平板フィンの延設方向を定めたことにより、半導体発光素子からの熱によって暖められ、平板フィン同士の間隙を通って筐体上方に流れた空気は、筐体内で単一の方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体内での空気の循環が促進されるので、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【０００９】
本発明の別の態様もまた、車両用灯具である。この車両用灯具は、光源としての半導体発光素子と、半導体発光素子に接触する熱伝導部と、熱伝導部に接触するベース部と、該ベース部上に所定の間隔で立設された複数の平板フィンとを含み、半導体発光素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、半導体発光素子、熱伝導部およびヒートシンクを収容する筐体とを備える車両用灯具において、筐体の内側の側面に対して複数の平板フィンの延設方向を傾斜させた。
【００１０】
この態様によると、筐体の内側の側面に対して複数の平板フィンの延設方向を傾斜させたことにより、半導体発光素子からの熱によって暖められ、平板フィン同士の間隙を通って筐体の内側の側面に当たった空気は、筐体内で単一の方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体内での空気の循環が促進されるので、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様もまた、車両用灯具である。この車両用灯具は、光源としての半導体発光素子と、半導体発光素子に接触する熱伝導部と、熱伝導部に接触するベース部と、該ベース部上に所定の間隔で立設された複数の平板フィンとを含み、半導体発光素子から発生する熱を放熱するヒートシンクと、半導体発光素子、熱伝導部およびヒートシンクを収容する筐体とを備える車両用灯具において、筐体の内側の上面と平板フィンを含む平面とが鋭角で交わるよう平板フィンの延設方向を定めた。
【００１２】
この態様によると、筐体の内側の上面と平板フィンを含む平面とが鋭角で交わるよう平板フィンの延設方向を定めたことにより、半導体発光素子からの熱によって暖められ、平板フィン同士の間隙を通って筐体の内側の上面に当たった空気は、筐体内で単一の方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体内での空気の循環が促進されるので、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００１３】
複数の半導体発光素子を備え、複数の半導体発光素子の配列方向を、平板フィンの延設方向に対して傾斜させてもよい。この場合、上方に配置された半導体発光素子が、下方に配置された半導体発光素子から発生した熱の影響を受け難くなるので、発光効率の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、筐体内の空気の循環が促進され、半導体発光素子から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用灯具１０の概略断面図である。図１に示すように、車両用灯具１０は、筐体１２内に、第１灯具ユニット３０ａ、第２灯具ユニット３０ｂ、第３灯具ユニット３０ｃおよびヒートシンク１４が収容された構成となっている。
【００１７】
第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃは、所謂プロジェクタ型の灯具ユニットであり、ＬＥＤを光源として用いている。なお、以下においては適宜、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃを総称して「灯具ユニット３０」と呼ぶ。
【００１８】
各灯具ユニット３０は、ＬＥＤ２０と、熱伝導性絶縁基板２４と、リフレクタ２２と、固定部材２６と、投影レンズ３２とを備えている。ＬＥＤ２０は、図示しないＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆う略半球状のキャップとを有する白色ＬＥＤである。ＬＥＤ２０は、セラミック等で形成された熱伝導性絶縁基板２４上に配置されている。ＬＥＤ２０は、光出射方向を灯具ユニット３０の光軸Ａｘと直角方向に向けた状態で、光軸Ａｘ上に位置するように設けられている。ＬＥＤ２０は、熱伝導性絶縁基板２４に形成された配線パターンを介して給電される。
【００１９】
リフレクタ２２は、たとえば、ポリカーボネイトを用い半ドーム状に形成されて、ＬＥＤ２０の上方に配置されている。リフレクタ２２は、その内側の表面に、ＬＥＤ２０からの光を前方へ向けて光軸Ａｘ寄りに集光反射させる反射面を有している。
【００２０】
投影レンズ３２は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズからなり、後側焦点面上に形成される光源像を反転像として前方に照射するようになっている。固定部材は、アルミを主成分とする金属によるダイキャストにより、同一素材を延長して略平板状に形成されており、その上面には、ＬＥＤ２０が搭載された基板およびリフレクタ２２が固着されている。また、固定部材２６の前方側端部には、投影レンズ３２が取り付けられている。
【００２１】
固定部材２６の後方側端部は、ヒートシンク１４に取り付けられている。ヒートシンク１４は、アルミ等の高熱伝導率の金属によって形成され、ベース部１６と、平板フィン１８とを含む。ベース部１６は、所定の大きさに形成された平板状の部材であり、その背面に固定部材２６が取り付けられている。また、ベース部１６の前面上には、複数の平板フィン１８が立設されている。詳細なヒートシンク１４の構成については後述する。
【００２２】
第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃが取り付けられたヒートシンク１４は、各灯具ユニット３０が出射する光が車両用灯具１０の前方に照射されるように、図示しない支持部材により筐体１２内に取り付けられる。
【００２３】
筐体１２は、前面３４、背面４８、上面４０、下面４２、左側面および右側面の６つの面を有するように形成されている。本実施の形態においては、上面４０および下面４２は水平に形成され、左右両側面は上面４０および下面４２に対して垂直に形成されている。筐体１２の各面は、平板状に形成されている。
【００２４】
筐体１２において、前面３４は、灯具ユニット３０からの光が透過するように、透光性を有する樹脂、たとえばポリカーボネイトを用いて形成される。筐体１２は、その内部空間が気密となるように形成されることが好ましい。筐体１２の内部空間を気密にすることにより、たとえば灯具ユニット３０に埃が付着して光量レベルが低下するのを防ぐことができる。
【００２５】
図２は、図１に示す車両用灯具１０のＸ−Ｘ概略断面図である。図２は、筐体１２の内部を背面４８側から見た様子を示している。なお、この断面図では実際には第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃは表れないが、ヒートシンク１４との位置関係を説明するために点線で図示している。
【００２６】
ヒートシンク１４のベース部１６は、長方形に形成された板状部材であり、その長手辺は左側面４４および右側面４６と平行に、短手辺は上面４０および下面４２と平行となるように設けられている。本実施の形態では、ヒートシンク１４は、筐体１２の内部の中央付近に設けられている。
【００２７】
上述したように、ベース部１６の背面には、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃが取り付けられている。また、ベース部１６の前面上には、複数の平板フィン１８が所定の間隔で平行に立設されている。そして、本実施の形態に係る車両用灯具１０においては、鉛直方向（図２において矢印Ｖで示す）に対して平板フィン１８を含む平面が傾斜するよう平板フィン１８の延設方向が定められている。本実施の形態では、図２に示すように、複数の平板フィン１８は、右下方から左上方に向かって延設されている。ここで、平板フィン１８の延設方向とは、平板フィン１８の長手方向である。また、平板フィン１８を含む平面とは、隣り合う平板フィン１８と対向する平板フィン１８の表面を含む平面である。
【００２８】
また、本実施の形態では、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃをヒートシンク１４に取り付けているが、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃの配列方向が平板フィン１８の延設方向に対して傾斜するように第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃを配設している。ここで本実施の形態では、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃの配列方向は、ヒートシンク１４のベース部１６の長手方向と平行になっている。また、第１灯具ユニット３０ａ、第２灯具ユニット３０ｂ、第３灯具ユニット３０ｃの順で、上方から下方に配設されている。
【００２９】
図３は、第１の実施の形態に係る車両用灯具１０における空気の対流の様子を説明するための図である。図３において、太線矢印は空気の流れを表している。車両用灯具１０において、ＬＥＤ２０が発光すると、発光により発生した熱は、ＬＥＤ２０が接触する熱伝導性絶縁基板２４を介して固定部材２６に伝えられ、固定部材２６に伝えられた熱は、固定部材２６の後方側端部が接触しているヒートシンク１４のベース部１６に伝えられる。このように熱伝導性絶縁基板２４および固定部材２６は、ＬＥＤ２０から発生した熱をヒートシンク１４に伝達する熱伝導部として機能している。ヒートシンク１４のベース部１６に伝えられた熱は、平板フィン１８へと伝えられ、平板フィン１８より周囲の空気に対して放熱される。平板フィン１８からの放熱により暖められ、温度が上昇した空気は、平板フィン１８同士の間隙を通って平板フィン１８の延設方向に沿って上昇する。すなわち、暖められた空気は、右下方から左上方へ向かって上昇する。
【００３０】
ここで、本実施の形態では、鉛直方向に対して平板フィン１８を含む平面が傾斜するよう平板フィン１８の延設方向を定めているので、平板フィン１８の延設方向は、筐体１２の左側面４４の内側面に対して傾斜している。従って、平板フィン１８からの放熱により暖められた空気の一部は、平板フィン１８同士の間隙を通って右下方から左上方へ向かって上昇し、筐体１２の左側面４４の内側面に当たった後、上方へ向かって流れる。その後、空気は上面４０の内側面に沿って流れ、筐体１２内において時計回りの方向に循環するようになる。
【００３１】
たとえば、本実施の形態と同様の形状の筐体を用いた車両用灯具において、平板フィンを含む平面が鉛直方向と平行になるよう平板フィンの延設方向を定めた場合、平板フィン１８からの放熱により暖められた空気は、平板フィン同士の間隙を上昇した後、筐体の上面の内側面に直接当たる。この場合、筐体上面の内側面に当たった空気は、左方向や右方向等に分かれて循環することになる。このように空気の循環する方向が複数に分かれる場合、各方向への空気の流れが互いに循環を妨げてしまうので、筐体内部において空気の循環が促進され難い。
【００３２】
本実施の形態では、鉛直方向に対して平板フィン１８を含む平面が傾斜するよう平板フィン１８の延設方向を定めたことにより、ＬＥＤ２０からの熱によって暖められ、平板フィン１８同士の間隙を通って筐体１２の上方に流れた空気は、筐体１２内で単一の方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体１２内での空気の循環が促進されるので、ＬＥＤ２０から発生する熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤ２０の発光効率の低下を抑制できる。
【００３３】
また、上述したように本実施の形態では、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃの配列方向が平板フィン１８の延設方向に対して傾斜するように、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃを配設している。このように第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃを配設した場合、たとえば、第２灯具ユニット３０ｂや第３灯具ユニット３０ｃから発生した熱によって暖められた空気は、第１〜第３灯具ユニット３０ａ〜３０ｃの配列方向に対して傾斜した平板フィン１８の延設方向に沿って左斜め上方に向かって流れる。従って、最も上方に設けられた第１灯具ユニット３０ａは、自身よりも下方に設けられた第２灯具ユニット３０ｂや第３灯具ユニット３０ｃから発生した熱の影響を受け難くなる。第２灯具ユニット３０ｂについても同様であり、自身より下方に位置する第３灯具ユニット３０ｃから発生した熱の影響を受け難くなる。その結果、第１灯具ユニット３０ａおよび第２灯具ユニット３０ｂの発光効率の低下を抑制することができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、放熱効率が向上したことにより、平板フィンを含む平面が鉛直方向と平行になるようにした場合と比較して、平板フィン１８の数を削減することができる。これにより、車両用灯具１０の小型化および軽量化を図ることができる。
【００３５】
好適な鉛直方向Ｖに対する平板フィン１８を含む平面の傾斜角度は、筐体１２の形状、筐体１２に対するヒートシンク１４の位置、平板フィン１８同士の間隔等に応じて、適宜実験やシミュレーションによって定めることができる。鉛直方向Ｖに対する平板フィン１８を含む平面の傾斜角度θは、たとえば０°＜θ＜４５°の範囲であってよい。また、平板フィン１８同士の間隔は、平板フィンを含む平面が鉛直方向と平行になるようにした場合の間隔のたとえば１．３〜１．７倍とすることができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用灯具１００を説明するための図である。図４において、太線矢印は空気の流れを表している。なお、第１の実施の形態に係る車両用灯具１０と同一または対応する構成要素には同様の符号を付すと共に、重複する説明は適宜省略する。
【００３７】
図４に示すように、車両用灯具１００の筐体１２は、上面４０および下面４２は水平に形成され、右側面４６は上面４０および下面４２に対して垂直に形成されているが、左側面４４が鉛直方向Ｖに対して傾斜するように形成されている。本実施の形態では、下面４２から上面４０にかけて右上がりに上昇するように傾斜している。
【００３８】
また、ヒートシンク１４のベース部１６の前面上には、複数の平板フィン１８が所定の間隔で平行に立設されているが、本実施の形態では、筐体１２の左側面４４の内側面に対して平板フィン１８の延設方向が傾斜するように、平板フィン１８の延設方向が定められている。本実施の形態では、図４に示すように、平板フィン１８を含む平面が鉛直方向Ｖと平行となるように平板フィン１８の延設方向が定められている。
【００３９】
このように形成された車両用灯具１００では、ＬＥＤの発光により発生した熱は、第１の実施の形態と同様に、熱伝導性絶縁基板および固定部材を介してヒートシンク１４に伝達される。ヒートシンク１４に伝達された熱は、平板フィン１８より周囲の空気に対して放熱される。平板フィン１８からの放熱により暖められ、温度が上昇した空気は、平板フィン１８同士の間隙を通って平板フィン１８の延設方向に沿って上昇する。すなわち、暖められた空気は、下方から上方へ向かって上昇する。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、筐体１２の左側面４４の内側面に対して平板フィン１８の延設方向が傾斜するようにしているので、平板フィン１８からの放熱により暖められた空気の一部は、平板フィン１８同士の間隙を通って下方から上方へ向かって上昇した後、筐体１２の左側面４４の内側面に当たり、この内側面に沿って上方に流れる。その後、空気は、上面４０の内側面に沿って流れ、筐体１２内において空気が時計回りの方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体１２内での空気の循環が促進されるので、ＬＥＤから発生する熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤの発光効率の低下を抑制できる。
【００４１】
本実施の形態では、筐体１２の左側面４４の内側面に対して平板フィン１８の延設方向を傾斜させたが、もちろん筐体１２の右側面４６の内側面に対して平板フィン１８の延設方向を傾斜させてもよい。この場合、空気の循環する方向は反時計回りとなる。
【００４２】
好適な筐体１２の側面の内側面に対する平板フィン１８の延設方向の傾斜角度は、筐体１２の形状、筐体１２に対するヒートシンク１４の位置、平板フィン１８同士の間隔等に応じて、適宜実験やシミュレーションによって定めることができる。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る車両用灯具２００を説明するための図である。図５において、太線矢印は空気の流れを表している。なお、第１の実施の形態に係る車両用灯具１０と同一または対応する構成要素には同様の符号を付すと共に、重複する説明は適宜省略する。
【００４４】
図５に示すように、車両用灯具２００の筐体１２は、下面４２は水平に形成され、左側面４４および右側面４６は下面４２に対して垂直に形成されているが、上面４０が水平方向に対して傾斜するように形成されている。本実施の形態では、左側面４４側から右側面４６側にかけて右上がりに上昇するように傾斜している。
【００４５】
また、ヒートシンク１４のベース部１６の前面上には、複数の平板フィン１８が所定の間隔で平行に立設されているが、本実施の形態では、筐体１２の上面４０の内側面と平板フィン１８を含む平面とが鋭角で交わるように、平板フィン１８の延設方向が定められている。本実施の形態では、平板フィン１８を含む平面が鉛直方向Ｖと平行となるように平板フィン１８の延設方向が定められている。
【００４６】
このように形成された車両用灯具２００では、ＬＥＤの発光により発生した熱は、第１の実施の形態と同様に、熱伝導性絶縁基板および固定部材を介してヒートシンク１４に伝達される。ヒートシンク１４に伝達された熱は、平板フィン１８より周囲の空気に対して放熱される。平板フィン１８からの放熱により暖められ、温度が上昇した空気は、平板フィン１８同士の間隙を通って平板フィン１８の延設方向に沿って上昇する。すなわち、暖められた空気は、下方から上方へ向かって上昇する。
【００４７】
ここで、本実施の形態では、筐体１２の上面４０の内側面と平板フィン１８を含む平面とが鋭角で交わるようにしているので、平板フィン１８からの放熱により暖められた空気は、平板フィン１８同士の間隙を通って下方から上方へ向かって上昇した後、筐体１２の上面４０の内側面に当たり、上面４０の内側面に沿って右上方へ流れる。その後、空気は右側面４６の内側面に沿って流れ、筐体１２内において空気が時計回りの方向に循環するようになる。これにより、空気が複数の方向に分かれて循環する場合に比べて、筐体１２内での空気の循環が促進されるので、ＬＥＤから発生する熱を効率良く放熱することができる。その結果、ＬＥＤの発光効率の低下を抑制できる。
【００４８】
本実施の形態では、左側面４４側から右側面４６側にかけて右上がりに傾斜するように上面４０を形成したが、もちろん右側面４６から左側面４４にかけて左上がりに傾斜するように筐体１２を形成してもよい。この場合、空気の循環する方向は反時計回りとなる。
【００４９】
好適な筐体１２の上面４０の内側面と平板フィン１８を含む平面とが交わる角度は、筐体１２の形状、筐体１２に対するヒートシンク１４の位置、平板フィン１８同士の間隔等に応じて、適宜実験やシミュレーションによって定めることができる。
【００５０】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５１】
上述の実施の形態では、光源としてＬＥＤを用いたが、たとえば半導体レーザ等の半導体発光素子を用いることも可能である。
【００５２】
上述の実施の形態では、灯具ユニットとしてプロジェクタ型のものを用いたが、パラボラ型や直射型の灯具ユニットを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【図２】図１に示す車両用灯具のＸ−Ｘ概略断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る車両用灯具における空気の対流の様子を説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る車両用灯具を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る車両用灯具を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１００、２００  車両用灯具、  １２  筐体、  １４  ヒートシンク、  １６  ベース部、  １８  平板フィン、  ２０  ＬＥＤ、  ２２  リフレクタ、  ２４  熱伝導性絶縁基板、  ２６  固定部材、  ３０  灯具ユニット、  ３２  投影レンズ。
【図１】
0005405043.tif 000002
【図２】
0005405043.tif 000003
【図３】
0005405043.tif 000004
【図４】
0005405043.tif 000005
【図５】
0005405043.tif 000006