(57)【要約】【課題】半導体発光素子から発生した熱を効率的に灯室外に放熱できるとともに、エイミング調整を好適に行うことのできる車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具１０は、アウターレンズ１２と灯具ボディ１１とを含んで形成された灯室１３内に、ＬＥＤ２０を光源とする灯具ユニット１８が収容される。車両用灯具１０は、複数の放熱フィン２７を有し、放熱フィン２７が灯室１３の外部に露出するように灯具ボディ１１に取り付けられたヒートシンク２５と、ＬＥＤ２０を支持する、ヒートシンク２５に傾動可能に支持されるＬＥＤ支持部材２１と、ＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５とを連結する螺旋形状のヒートパイプ４０とを備える。【選択図】図１
2019033061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターレンズと灯具ボディとを含んで形成された灯室内に、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットが収容された車両用灯具であって、
一部が前記灯室の外部に露出するように前記灯具ボディに取り付けられたヒートシンクと、
前記半導体発光素子を支持する光源支持部材であって、前記ヒートシンクに傾動可能に支持される光源支持部材と、
前記光源支持部材と前記ヒートシンクとを連結する螺旋形状のヒートパイプと、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記ヒートパイプは、螺旋の径が前記光源支持部材と前記ヒートシンクとの間で変化するよう形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、螺旋のピッチが前記光源支持部材と前記ヒートシンクとの間で変化するよう形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記光源支持部材に固定され、前記ヒートパイプの一端部が接続された受熱板と、
前記ヒートシンクに固定され、前記ヒートパイプの他端部が接続された放熱板と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記放熱板は、自身を前記ヒートシンクに固定するための固定部を備え、
前記固定部は、前記放熱板に対する法線方向から前記放熱板および前記受熱板を見たときに、前記受熱板の外縁部より外側に位置することを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
【請求項６】
前記固定部は前記放熱板の角部に設けられており、
前記受熱板および前記放熱板は矩形状であり、
前記受熱板の横辺の長さをＡ、縦辺の長さをＢ、前記放熱板の横辺の長さをＡ’、縦辺の長さをＢ’としたときに、前記受熱板および前記放熱板は、
Ａ’＞ＡまたはＢ’＞Ｂ
を満たすように形成され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】
前記ヒートパイプは、第１ヒートパイプと、前記第１ヒートパイプよりも螺旋の径が小さい第２ヒートパイプとを含み、
前記第２ヒートパイプは、前記第１ヒートパイプの内側に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか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。
【０００４】
例えば、半導体発光素子の支持部材と、アウターレンズと灯具ボディから成る灯室の外側に露出するヒートシンクとをヒートパイプにより連結した放熱構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなヒートパイプを用いた放熱構造では、半導体発光素子から発生した熱を該ヒートパイプを介して灯室外に効率的に放熱できるが、エイミング調整のために灯具ユニットを傾動させるときに、ヒートパイプによって灯具ユニットの運動が阻害され、好適にエイミング調整を行うことが難しくなるおそれがある。
【０００７】
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、半導体発光素子から発生した熱を効率的に灯室外に放熱できるとともに、エイミング調整を好適に行う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】
【０００８】
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、アウターレンズと灯具ボディとを含んで形成された灯室内に、半導体発光素子を光源とする灯具ユニットが収容される。この車両用灯具は、一部が灯室の外部に露出するように灯具ボディに取り付けられたヒートシンクと、半導体発光素子を支持する光源支持部材であって、ヒートシンクに傾動可能に支持される光源支持部材と、光源支持部材とヒートシンクとを連結する螺旋形状のヒートパイプとを備える。
【０００９】
ヒートパイプは、螺旋の径が光源支持部材とヒートシンクとの間で変化するよう形成されてもよい。
【００１０】
ヒートパイプは、螺旋のピッチが光源支持部材とヒートシンクとの間で変化するよう形成されてもよい。
【００１１】
光源支持部材に固定され、ヒートパイプの一端部が接続された受熱板と、ヒートシンクに固定され、ヒートパイプの他端部が接続された放熱板と、をさらに備えてもよい。
【００１２】
放熱板は、自身をヒートシンクに固定するための固定部を備え、固定部は、放熱板に対する法線方向から放熱板および受熱板を見たときに、受熱板の外縁部より外側に位置してもよい。
【００１３】
固定部は放熱板の角部に設けられており、受熱板および放熱板は矩形状であり、受熱板の横辺の長さをＡ、縦辺の長さをＢ、放熱板の横辺の長さをＡ’、縦辺の長さをＢ’としたときに、受熱板および放熱板は、
Ａ’＞ＡまたはＢ’＞Ｂ
を満たすように形成されてもよい。
【００１４】
ヒートパイプは、第１ヒートパイプと、第１ヒートパイプよりも螺旋の径が小さい第２ヒートパイプとを含み、第２ヒートパイプは、第１ヒートパイプの内側に配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体発光素子から発生した熱を効率的に灯室外に放熱できるとともに、エイミング調整を好適に行うことのできる車両用灯具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明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】灯具ユニットおよびヒートシンクを斜め前方から見た斜視図である。
【図３】灯具ユニットおよびヒートシンクを斜め後方から見た斜視図である。
【図４】ヒートシンクに伝熱ユニットを取り付けた状態を示す概略正面図である。
【図５】受熱板と放熱板の寸法の条件を説明するための図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る車両用灯具の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る車両用灯具について詳細に説明する。なお、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは車両用灯具が車両に装着されたときの姿勢における方向を意味する。
【００１８】
図１は、本発明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、前面が開放した樹脂製の灯具ボディ１１と、透光性材料により形成され、灯具ボディ１１の前面を気密的に覆うアウターレンズ１２とを含んで構成された灯室１３内に、半導体発光素子を光源とする灯具ユニット１８が収容された構成となっている。
【００１９】
灯具ユニット１８は、光源としてのＬＥＤ２０と、ＬＥＤ２０を支持するＬＥＤ支持部材２１と、ＬＥＤ２０から出射された光を制御する投影レンズ２２と、ＬＥＤ２０の前方（照射方向）に投影レンズ２２を支持するレンズ支持部２３とを備える。灯具ユニット１８は、ＬＥＤ支持部材２１の前面２１ａ上に搭載されたＬＥＤ２０からの直接光を投影レンズにより投影する所謂直射型の灯具ユニットである。なお、灯具ユニット１８類は直射型に限定されず、例えばＬＥＤからの光をリフレクタで反射し、反射光を投影レンズで投影する所謂プロジェクタ型の灯具ユニットであってもよい。
【００２０】
車両用灯具１０はさらに、ＬＥＤ２０から発生した熱を灯室１３の外側に放熱するためのヒートシンク２５を備える。ヒートシンク２５は、アルミ等の高熱伝導率の金属によって形成され、平板状のベース部２６と、ベース部２６の後面２６ａ上に所定の間隔で立設された複数の平板状の放熱フィン２７とから成る。なお、放熱フィン２７の形状は特に平板状に限定されず、柱状のフィンであってもよい。
【００２１】
図１に示すように、ヒートシンク２５は、その一部である複数の放熱フィン２７が灯室１３の外部に露出するように灯具ボディ１１に取り付けられる。灯具ボディ１１の後面１１ａには開口部１１ｂが設けられており、ヒートシンク２５は、ベース部２６がその開口部１１ｂを気密的に覆うように灯具ボディ１１の後面１１ａに取り付けられる。
【００２２】
図２は、灯具ユニット１８およびヒートシンク２５を斜め前方から見た斜視図である。図３は、灯具ユニット１８およびヒートシンク２５を斜め後方から見た斜視図である。図１乃至図３に示すように、灯具ユニット１８は、エイミング機構３０により、ヒートシンク２５に対して上下方向および左右方向に傾動可能に支持される。
【００２３】
エイミング機構３０は、ヒートシンク２５のベース部２６の前面２６ｂから灯具ユニット１８のＬＥＤ支持部材２１に延在する第１エイミングスクリュー３１と、第２エイミングスクリュー３２と、支持ロッド３３とを備える。第１エイミングスクリュー３１は、その基端部が灯具前方から見てヒートシンク２５のベース部２６の右上部分に回転可能に支持されており、その先端部が灯具前方から見てＬＥＤ支持部材２１の右上部分に設けられた第１エイミングナット３４に螺合している。第２エイミングスクリュー３２は、その基端部が灯具前方から見てヒートシンク２５のベース部２６の左下部分に回転可能に支持されており、その先端部が灯具前方から見てＬＥＤ支持部材２１の左下部分に設けられた第２エイミングナット３５に螺合している。支持ロッド３３は、その基端部が灯具前方から見てヒートシンク２５のベース部２６の左上部分に支持されており、その先端部が灯具前方から見てＬＥＤ支持部材２１の左上部分に設けられた玉継手３６に取り付けられている。
【００２４】
第１エイミングスクリュー３１を回転させると、玉継手３６を支点としてＬＥＤ支持部材２１を左右方向に傾動させることができる。また、第２エイミングスクリュー３２を回転させると、玉継手３６を支点としてＬＥＤ支持部材２１を上下方向に傾動させることができる。このようにエイミング機構３０を用いてヒートシンク２５に対してＬＥＤ支持部材２１を上下左右に傾動することで、灯具ユニット１８のエイミング調整（光軸調整）を行うことができる。
【００２５】
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る車両用灯具１０では、ＬＥＤ２０が搭載されるＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５とが離間している。ＬＥＤ２０から発生した熱をヒートシンク２５に伝えるために、車両用灯具１０は、ＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５とを連結する螺旋形状のヒートパイプ４０を備える。
【００２６】
ＬＥＤ支持部材２１の後面２１ｂ上には、ＬＥＤ２０から発生した熱をヒートパイプ４０に伝熱するための受熱板４１が固定されている。この受熱板４１は、熱伝導率の高いアルミ合金や銅で形成された板状体であり、表面処理としてニッケルメッキが施されていてもよい。ヒートパイプ４０のＬＥＤ支持部材側の端部は、ハンダ付けなどの伝熱ロスの少ない方法で受熱板４１に接続される。ヒートパイプ４０の受熱板４１への接続を確実にするために、半円筒形状に形成された金属製の固定部材４２が用いられてもよい。また、伝熱性を高めるために、ヒートパイプ４０と受熱板４１との間にグリスが塗布されてもよい。
【００２７】
ヒートシンク２５のベース部２６の前面２６ｂ上には、ヒートパイプ４０からの熱をヒートシンク２５に伝熱するための放熱板４３が固定されている。この放熱板４３は、熱伝導率の高いアルミ合金や銅で形成された板状体であり、表面処理としてニッケルメッキが施されていてもよい。ヒートパイプ４０のヒートシンク側の端部は、ハンダ付けなどの伝熱ロスの少ない方法で放熱板４３に接続される。ヒートパイプ４０の放熱板４３への接続を確実にするために、半円筒形状に形成された金属製の固定部材４４が用いられてもよい。また、伝熱性を高めるために、ヒートパイプ４０と放熱板４３との間にグリスが塗布されてもよい。
【００２８】
以上のように構成された本実施形態に係る車両用灯具１０では、ＬＥＤ２０から発生した熱は、ＬＥＤ支持部材２１、受熱板４１を介してヒートパイプ４０に伝熱する。ヒートパイプ４０を伝わった熱は、放熱板４３を介してヒートシンク２５に伝熱し、灯室１３の外部に露出した放熱フィン２７から外部空間に放熱される。これにより、ＬＥＤ２０の温度上昇を抑制してＬＥＤ２０の発光効率を高めることができる。
【００２９】
本実施形態に係る車両用灯具１０において、ヒートパイプ４０並びにヒートパイプ４０の両端にそれぞれ接続された受熱板４１および放熱板４３は、ＬＥＤ２０から発生した熱をヒートシンク２５に伝熱するための「伝熱ユニット」を構成している。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る車両用灯具１０では、螺旋形状のヒートパイプ４０を用いている。例えば可撓性の低い直線状のヒートパイプを用いた場合、エイミング調整のために灯具ユニット１８を上下左右に傾動させる際に、ヒートパイプによって灯具ユニット１８の運動が阻害され、好適にエイミング調整を行うことが難しくなるおそれがある。本実施形態で用いた螺旋形状のヒートパイプ４０は、直線状のヒートパイプと比較して可撓性が高まるので、エイミング調整の際に灯具ユニット１８の動きに追従しやすくなり、エイミング調整を好適に行うことが可能となる。
【００３１】
螺旋形状のヒートパイプ４０は、上下方向および左右方向に±１０度程度のエイミング調整に追従可能に形成されることが好ましい。ヒートパイプ４０の追従性は、ヒートパイプ４０を構成する材質、螺旋の径やピッチを変えることに調整することができる。
【００３２】
図１乃至図３に示す実施形態では、ヒートパイプ４０の螺旋の径はＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５の間で一定であるが、ヒートパイプ４０の螺旋の径はＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５の間で変化するよう形成されてもよい。
【００３３】
また、図１乃至図３に示す実施形態では、ヒートパイプ４０の螺旋のピッチはＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５の間で一定であるが、ヒートパイプ４０の螺旋のピッチはＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５の間で変化するよう形成されてもよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、ＬＥＤ支持部材２１とヒートシンク２５の間に一つのヒートパイプ４０を設けたが、放熱効率を高めるために複数のヒートパイプ４０が設けられてもよい。
【００３５】
図４は、ヒートシンク２５に伝熱ユニット４５を取り付けた状態を示す概略正面図である。灯具ユニット１８を組み立てる手順を簡単に説明すると、まず、ヒートパイプ４０の両端にそれぞれ受熱板４１および放熱板４３を接続し、伝熱ユニット４５を組み立てる。その後、ヒートシンク２５のベース部２６の前面２６ｂ上に放熱板４３を固定することにより、伝熱ユニット４５をヒートシンク２５に組み付ける。その後、ＬＥＤ２０が搭載されたＬＥＤ支持部材２１の後面に受熱板４１を固定し、第１エイミングナット３４、第２エイミングナット３５および玉継手３６を介して、ＬＥＤ支持部材２１を第１エイミングスクリュー３１、第２エイミングスクリュー３２および支持ロッド３３に取り付ける。その後、投影レンズ２２およびレンズ支持部２３をＬＥＤ支持部材２１の前面２１ａ上に搭載して灯具ユニット１８が完成する。
【００３６】
放熱板４３は、その角部に自身をヒートシンク２５のベース部２６に固定するための固定部４３ａを有する。本実施形態では、固定部４３ａには貫通孔が形成されており、該貫通孔に挿通されたネジ（図示せず）によりベース部２６に固定される。
【００３７】
図４から分かるように、放熱板４３の固定部４３ａは、放熱板４３に対する法線方向から放熱板４３および受熱板４１を見たときに、受熱板４１の外縁部より外側に位置している。このように放熱板４３の固定部４３ａを受熱板４１の外縁部より外側に位置させることにより、放熱板４３をヒートシンク２５のベース部２６に固定するためのネジ締めが容易となるので、灯具ユニット１８の組付性を向上することができる。
【００３８】
図５は、受熱板４１と放熱板４３の寸法の条件を説明するための図である。ここでは、受熱板４１および放熱板４３は矩形状であり、受熱板４１の横辺の長さをＡ、縦辺の長さをＢ、放熱板４３の横辺の長さをＡ’、縦辺の長さをＢ’とする。
【００３９】
図５では、受熱板４１の寸法と放熱板４３の寸法の大小に応じて、４つのパターンを検討している。４つのパターンは以下の通りである。
パターン１：Ａ’＞Ａ且つＢ’＜Ｂ
パターン２：Ａ’＞Ａ且つＢ’＞Ｂ
パターン３：Ａ’＜Ａ且つＢ’＜Ｂ
パターン４：Ａ’＜Ａ且つＢ’＞Ｂ
【００４０】
図５に示すように、パターン１（Ａ’＞Ａ且つＢ’＜Ｂ）の場合、放熱板４３に対する法線方向から放熱板４３および受熱板４１を見たときに、放熱板４３の固定部４３ａが受熱板４１の外縁部より外側に位置している。また、パターン２（Ａ’＞Ａ且つＢ’＞Ｂ）の場合も、放熱板４３に対する法線方向から放熱板４３および受熱板４１を見たときに、放熱板４３の固定部４３ａが受熱板４１の外縁部より外側に位置している。また、パターン４（Ａ’＜Ａ且つＢ’＞Ｂ）の場合も、放熱板４３に対する法線方向から放熱板４３および受熱板４１を見たときに、放熱板４３の固定部４３ａが受熱板４１の外縁部より外側に位置している。一方、パターン３（Ａ’＜Ａ且つＢ’＜Ｂ）の場合、放熱板４３に対する法線方向から放熱板４３および受熱板４１を見たときに、放熱板４３の全体が受熱板４１の後ろに隠れ、放熱板４３の固定部４３ａが受熱板４１の外縁部より外側に位置していない。
【００４１】
以上をまとめると、
Ａ’＞ＡまたはＢ’＞Ｂ
を満たすように受熱板４１および放熱板４３を形成することにより、放熱板４３の角部に形成された固定部４３ａを受熱板４１の外縁部より外側に位置させることができ、灯具ユニット１８の組付性を向上することができる。
【００４２】
図６は、本発明の別の実施形態に係る車両用灯具５０の概略断面図である。図６に示す車両用灯具５０において、図１に示す車両用灯具１０と同一または対応する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
【００４３】
本実施形態に係る車両用灯具５０は、２本の螺旋形状のヒートパイプ（第１ヒートパイプ５１および第２ヒートパイプ５２）を備える点が図１に示す車両用灯具１０と異なる。第２ヒートパイプ５２は、第１ヒートパイプ５１よりも螺旋の径が小さい。この第２ヒートパイプ５２は、図６に示すように、第１ヒートパイプ５１の内側に配置される。第１ヒートパイプ５１および第２ヒートパイプ５２の両端は、それぞれ受熱板４１および放熱板４３に接続されている。
【００４４】
このように２本の螺旋形状のヒートパイプを用いることにより、図１に示す車両用灯具１０のようにヒートパイプが１本の場合よりも、熱輸送量が増加するので、放熱効率を高めることができる。必要な熱輸送量に応じて２本のヒートパイプは異なる径としてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、螺旋径の大きな第１ヒートパイプ５１の内側に螺旋径の小さな第２ヒートパイプ５２を配置する構成をとっているので、例えば２本のヒートパイプを並べて配置した場合と比較して省スペース化を図ることができる。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
１０，５０  車両用灯具、  １１  灯具ボディ、  １３  灯室、  １８  灯具ユニット、  ２０  ＬＥＤ、  ２１  ＬＥＤ支持部材、  ２２  投影レンズ、  ２３  レンズ支持部、  ２５  ヒートシンク、  ２６  ベース部、  ２７  放熱フィン、  ３０  エイミング機構、  ３１  第１エイミングスクリュー、  ３２  第２エイミングスクリュー、  ３３  支持ロッド、  ３６  玉継手、  ４０  ヒートパイプ、  ４１  受熱板、  ４３  放熱板、  ４５  伝熱ユニット、  ５１  第１ヒートパイプ、  ５２  第２ヒートパイプ。
【図１】
2019033061.tif 000003
【図２】
2019033061.tif 000004
【図３】
2019033061.tif 000005
【図４】
2019033061.tif 000006
【図５】
2019033061.tif 000007
【図６】
2019033061.tif 000008