(57)【要約】【課題】ＬＥＤを光源とする車両用灯具において、小型、軽量、および信頼性を維持しつつＬＥＤの自己発熱の放熱性を高めることによってＬＥＤの温度上昇を抑制し、よってＬＥＤの発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となり、且つ製造コストが廉価な車両用灯具を提供することにある。【解決手段】本発明の車両用灯具は、前面レンズ２と、送風ダクト１６が一体に設けられたハウジング３で構成された灯室４内にＬＥＤ６とＬＥＤ６から出射された光の光路を制御する光学系を収納し、ＬＥＤで発生した熱を放熱する放熱フィン１３を灯室４外に配設した。そして送風ダクト１６の外気取入口１４から取り込まれた外気によって放熱フィン１３を冷却するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも前面レンズと、送風ダクトが一体に設けられたハウジングで構成された灯室の内部に少なくとも１つの半導体発光素子と前記半導体発光素子から出射された光の光路を制御する光学系が収納され、前記半導体発光素子で発生した熱を放熱する放熱フィンが前記灯室の外部に配設されてなる車両用灯具であって、前記送風ダクトは前記灯室の外部に位置し、該送風ダクトの少なくとも１つの 外気取入口から吸引された外気によって前記放熱フィンが冷却されることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記送風ダクトの前記外気取入口は前記車両用灯具の略照射方向を向いてい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】
前記車両用灯具は、自動二輪車のフロントカウルの前面に開口した走行風取入口に前記送風ダクトの前記外気取入口を連通させた状態で前記自動二輪車の前記フロントカウルに取り付けられることを特徴とする請求項１または２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】
本発明は車両用灯具に関するものであり、詳しくは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】
半導体発光素子、例えばＬＥＤは温度上昇によって発光効率が低下するという特性を有している。ＬＥＤの温度上昇の要因は、点灯時の自己発熱や高温環境下に晒された場合等が考えられる。
【０００３】
一方、ＬＥＤは各種ランプに比較して一般的に小型、低消費電力、長寿命等の利点を有しており、従来この利点を利用してハイマウントストップランプ、ストップアンドテールランプ、方向指示灯等の車両用灯具の光源として使用され、近年ではＬＥＤを光源とする車両用前照灯の提案もなされている。
【０００４】
車両用灯具は一般的に前面レンズとハウジングとによって灯室が形成され、その灯室内に光源となるＬＥＤが支持される。そしてＬＥＤを点灯すると、ＬＥＤの自己発熱によってＬＥＤ自体の温度が上昇し、その結果、ＬＥＤの発光効率が低下して灯具の照射光量が低減すると共に、配光性能の悪化によって極端な場合には灯具に要求される配光規格を満足しなくなる可能性も有している。
【０００５】
そこで、上記問題の発生を阻止するような車両用前照灯の提案がなされている。それは図８に示すように、透明カバー５１と、ランプボディ５２と、鉛直パネル部５３およびユニット支持部５４およびヒートシンク部５５が一体化された支持ブラケット５６と、ソケットカバー５７とで車両用前照灯５０の灯室５８を形成し、前照灯５０の灯室５８内には支持ブラケット５６の鉛直パネル部５３及びユニット支持部５４が位置し、ヒートシンク部５５は前照灯５０の灯室５８外に延出している。
【０００６】
そして、前照灯５０の灯室５８内に位置した支持ブラケット５６のユニット支持部５４には半導体発光素子５９とリフレクタ６０と光制御部材６１とが固定され、光制御部材６１は投影レンズ６２を支持している。
【０００７】
半導体発光素子５９を光源とする上記構成の車両用前照灯５０においては、半導体発光素子５９の点灯時の自己発熱は、熱の良導体である材料によって形成された支持ブラケット５６のユニット支持部５４からヒートシンク部５５まで伝導されて移動し、ヒートシンク部５５で灯室５８外に放散される。これにより、半導体発光素子５９点灯時の半導体発光素子５９自体の温度上昇を抑制するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、ＬＥＤが実装された金属基板にファンを用いて送風し、金属基板を積極的に冷却することによって金属基板の放熱性を高め、それによってＬＥＤ点灯時のＬＥＤ自体の温度上昇を確実に抑制するようにしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−１４１９１７号公報
【特許文献２】特開２００４−２１４１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記「特許文献１」に記載された従来の車両用前照灯５０においては、半導体発光素子５９で発生した熱のほとんどは該半導体発光素子５９が載設された支持ブラケット５６のユニット支持部５４からヒートシンク部５５まで伝導されてヒートシンク部５５で灯室５８外に放散される。
【００１０】
ところで、ヒートシンク部５５は、ヒートシンク部５５の外気（空気）と接する部分の全表面の放熱面積が大きいほど放熱効率が高くなり、放熱効果も良好となる。換言すると、ヒートシンク部５５の大きさが放熱効率に関係することになるが、ヒートシンク部５５が大きくなると車両用前照灯５０全体が大きくなると共に、重量も増すことになる。そのため、車両用前照灯５０の取り付け空間ならびに重量の制約によってヒートシンク部５０の寸法の設計自由度が確保できず、十分な放熱効率が得られないことが考えられる。
【００１１】
上記「特許文献２」に記載された従来の車両用前照灯においては、ＬＥＤが実装された金属基板の放熱性は強制空冷が施されることによって確実に向上するが、送風手段となるフィンおよびフィンを駆動するモータ等が車両に対する重量アップの要因となると共に、送風手段の設置スペースが小型化を阻害する要因ともなるものである。
【００１２】
更に、送風手段を設けることによって製造コストがアップすると共に、モータ等の機械装置に故障が生じる可能性があるために信頼性の低下が懸念される。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、ＬＥＤを光源とする車両用灯具において、小型、軽量、および信頼性を維持しつつＬＥＤの自己発熱の放熱性を高めることによってＬＥＤの温度上昇を抑制し、よってＬＥＤの発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となり、且つ製造コストが廉価な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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、少なくとも前面レンズと、送風ダクトが一体に設けられたハウジングで構成された灯室の内部に少なくとも１つの半導体発光素子と前記半導体発光素子から出射された光の光路を制御する光学系が収納され、前記半導体発光素子で発生した熱を放熱する放熱フィンが前記灯室の外部に配設されてなる車両用灯具であって、前記送風ダクトは前記灯室の外部に位置し、該送風ダクトの少なくとも１つの 外気取入口から吸引された外気によって前記放熱フィンが冷却されることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記送風ダクトの前記外気取入口は前記車両用灯具の略照射方向を向いていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記車両用灯具は、自動二輪車のフロントカウルの前面に開口した走行風取入口に前記送風ダクトの前記外気取入口を連通させた状態で前記自動二輪車の前記フロントカウルに取り付けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車両用灯具は、光源となる半導体発光素子の熱を放熱する放熱フィンを灯室の外部に配設し、灯室を構成するハウジングに一体に設けられた送風ダクトに吸引された外気によって放熱フィンを冷却するようにした。
【００１８】
特に、車両に搭載した場合は、送風ダクトに取り込まれた走行風による強制空冷によって放熱フィンが冷却される。
【００１９】
その結果、放熱フィンの放熱効率が高まってＬＥＤの温度上昇が大きく抑制され、ＬＥＤ光源の発光効率の低下が大幅に低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【００２１】
図１は本発明の車両用灯具に係わる実施形態を示す断面図である。車両用灯具１は前面レンズ２とハウジング３によって灯室４が形成され、灯室４内に灯具ユニット５が支持されている。
【００２２】
灯具ユニット５は光学系と放熱系を備えており、光学系は光源となる半導体発光素子であるＬＥＤ６、ＬＥＤ６が実装されたＬＥＤ実装基板７が載置されたマウントプレート８、マウントプレート８に連接されたリフレクタ９、リフレクタ９に連接されたレンズホルダ１０、レンズホルダ１０内底面から上方に延びる遮蔽体１１およびレンズホルダ１０に支持された投影レンズ１２で構成され、プロジェクタランプを形成している。
【００２３】
一方、放熱系はＬＥＤ６が実装されたＬＥＤ実装基板７が載置されたマウントプレート８、マウントプレート８と一体化されて灯室４の外側に位置する放熱フィン１３、および一方の開口（外気取入口１４）が前記放熱フィン１３に向けられ他方の開口（外気排出口１５）が車両用灯具１の照射方向に向けられた送風ダクト１６で構成されている。
【００２４】
この場合、灯具ユニット５は放熱フィン１３を介してハウジング３に固定されており、送風ダクト１６はハウジング３に沿って該ハウジング３と一体に配設されている。
【００２５】
次に、光学系における光の様態および放熱系における熱の様態について説明する。
【００２６】
まず、光学系においては、図２に示すようにＬＥＤ６が点灯して光を発するとＬＥＤ６からリフレクタ９に向かう光はリフレクタ９で反射されて前方の投影レンズ１２方向に向かい、その一部は遮蔽体１１によって光路が遮られる。一方、リフレクタ９で反射された光のうち遮蔽体１１に遮られることのない光はレンズホルダ１０内を導光されて投影レンズ１２に至り、投影レンズ１２で所望の配光に制御されて前面レンズ２を介して車両用灯具１の前方に照射される。
【００２７】
次に、放熱系においては、図３に示すようにＬＥＤ６が点灯するとＬＥＤ６は光を発すると共に熱も発生する。ＬＥＤ６で発生した熱（自己発熱）はＬＥＤ６が実装されたＬＥＤ実装基板７に移動し、ＬＥＤ実装基板７を伝導されて該ＬＥＤ実装基板７が載置されたマウントプレート８に移動する。マウントプレート８に移った熱はマウントプレート８内を伝導されてマウントプレート８と一体化された放熱フィン１３に移動する。
【００２８】
放熱フィン１３に移った熱は、放熱フィン１３内を伝導されて該放熱フィン１３の表面に至り、放熱フィン１３の表面に到達した熱は該表面近傍の空気に熱伝達されて移動し、空気を媒体として放熱フィン１３外に放散される。
【００２９】
このとき、車両用灯具１の照射方向に向いた外気取入口（図示せず）から取り入れられた外気は送風ダクト１６内を導かれて放熱フィン１３に向いた外気排出口１５に至り、放熱フィン１３に向けて送風される。
【００３０】
従って、ＬＥＤ６で発生して放熱フィン１３の表面に至り、放熱フィン１３表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は、送風ダクト１６からの外気によって強制的に排除され、排除された後の放熱フィン１３表面近傍の空気には順次放熱フィン１３からの熱が供給され、放熱フィン１３からの放熱量が増大する。
【００３１】
図４〜図７は上記構成の車両用灯具（２灯式）を自動二輪車に搭載したときの図であり、図４および図５は送風ダクト１６をハウジング３の下側に沿って延びるように配置した車両用灯具１を取り付けた自動二輪車を示し、図６および図７は送風ダクト１６をハウジング３の横側に沿って延びるように配置した車両用灯具１を取り付けた自動二輪車を示している。なお、図４は正面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図であり、図６は正面図、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。
【００３２】
図４および図５で示す自動二輪車においては、車体側のフロントカウル１７に取り付けられた車両用灯具１の下方のカウル１７に１つの走行風取入口１８が設けられ、該走行風取入口１８に連通された外気取入口１４から車両用灯具１の下側および後側に沿って延びる送風ダクト１６の外気排出口１５が放熱フィン１３近傍に位置している。
【００３３】
そして、自動二輪車の停車中にＬＥＤ６が点灯している場合は、ＬＥＤ６で発生して放熱フィン１３の表面に至り、放熱フィン１３表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は上昇気流を生んで放熱フィン１３から離れ、放熱フィン１３表面近傍にはカウル１７の走行風取入口１８から送風ダクト１６の外気取入口１４を経て吸引された外気が送風ダクト１６を通して供給される。従って、この場合は空気の熱対流によって放熱フィン１３から熱が放散される。
【００３４】
一方、自動二輪車の走行中にＬＥＤ６が点灯している場合は、カウル１７の走行風取入口１８からは自動二輪車の走行速度に応じた風量の外気（走行風）が取り込まれ、送風ダクト１６を通して放熱フィン１３表面近傍に順次強制的に供給される。従って、この場合は走行風による強制空冷によって、熱が放熱フィン１３から強制的に放散される。
【００３５】
また、図６および図７で示す自動二輪車においては、車体側のフロントカウル１７に取り付けられた車両用灯具１の両側のカウル１７に２つの走行風取入口１８が設けられ、該走行風取入口１８に連通された外気取入口１４から車両用灯具１の横側および後側に沿って延びる送風ダクト１６の外気排出口１５が放熱フィン１３近傍に位置している。
【００３６】
そして上記の、カウル１７に１つの走行風取入口１８が設けられた場合と同様に、自動二輪車の停車中にＬＥＤ６が点灯している場合は、ＬＥＤ６で発生して放熱フィン１３の表面に至り、放熱フィン１３表面近傍の空気に熱伝達されて移動した熱は上昇気流を生んで放熱フィン１３から離れ、放熱フィン１３表面近傍にはカウル１７の走行風取入口１８から送風ダクト１６の外気取入口１４を経て吸引された外気が送風ダクト１６を通して供給される。従って、この場合は空気の熱対流によって放熱フィン１３から熱が放散される。
【００３７】
一方、自動二輪車の走行中にＬＥＤ６が点灯している場合も上記同様に、カウル１７の走行風取入口１８からは自動二輪車の走行速度に応じた風量の外気（走行風）が取り込まれ、送風ダクト１６を通して放熱フィン１３表面近傍に順次強制的に供給される。従って、この場合は走行風による強制空冷によって、熱が放熱フィン１３から強制的に放散される。
【００３８】
なお、車両用灯具１の両側から車両用灯具１の横側および後側に沿って延びる２つの送風ダクト１６は後側で繋がっていても良いし、繋がっていなくても良いが、少なくとも送風ダクト１６の後側の上側に開口部１９を設けることが必要である。この開口部１９を通して放熱フィン１３によって熱せられた空気が送風ダクト１６外に放出される。
【００３９】
外気取入口１４が２つの場合は１つの場合と比較して送風ダクト１６に取り込まれる走行風の風量が２倍となり、その分強制空冷の冷却効果が高められる。そのため、特に灯室４内に複数の灯具ユニット５を収納したような発熱量の多い車両用灯具においては優れた効果を奏するものである。
【００４０】
なお、リフレクタ９を熱伝導率の高い材料、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金のうちいずれかの金属材料で形成することも可能である。更に前記リフレクタ９に熱伝導率の高い材料、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金のうちいずれかの金属材料でヒートシンクを形成することも可能である。
【００４１】
また、ＬＥＤ実装基板７が載置されたマウントプレート８に、熱伝導率の高い材料、例えばＡｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ、およびＣｕ合金のうちいずれかの金属材料でヒートシンクを設けることも可能である。
【００４２】
このように、灯具ユニット５の構成部材を熱伝導率の高い材料で形成すると共に、その夫々にヒートシンク等の放熱部材を設けることによって更なる冷却効率の向上を図ることが可能となる。
【００４３】
以上説明したように、本発明の車両用灯具は、車両用灯具の灯室内にＬＥＤを光源とする灯具ユニットを収納し、ＬＥＤ実装基板を載置したマウントプレートと一体化された放熱フィンを車両用灯具の灯室外に配置した。そして、車両用灯具と一体化された送風ダクトを介して取り入れられた外気で放熱フィンを冷却することによってＬＥＤの温度上昇を抑制するようにした。
【００４４】
その結果、放熱フィンの冷却手段が送風ダクトを設けるのみであるために必要なスペースは小さくて足り、車両用灯具の搭載に係わるスペースの小型化を図ることができる。
【００４５】
また、送風ダクトをハウジングに一体形成できるため、材料費および組み立て費等を含む製造コストの上昇を抑制することができる。
【００４６】
また、冷却手段に可動機構を有しないために故障の恐れはなく、冷却手段を設けたことによって信頼性が低下するというようなことはない。
【００４７】
また、放熱フィンの放熱効率が向上するために放熱フィンの大きさを小さくしても十分な放熱性を確保することが可能となり、車両用灯具の小型化と共に軽量化を図ることができる。
【００４８】
よって、灯具全体としての放熱効率を確保しながら小型化、軽量化を実現することができ、灯具の取り付け空間および重量に制約が加えられたとしても設計自由度を確保することが可能となる。
【００４９】
また、送風ダクトの外気取入口を車両の前方方向に向けることによって走行中の走行風が送風ダクト内に取り込まれ、その走行風による強制冷却によって放熱フィンが冷却される。その結果、放熱フィンの放熱効率が高まってＬＥＤの温度上昇が大きく抑制され、ＬＥＤ光源の発光効率の低下が大幅に低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる。
【００５０】
なお、光源となるＬＥＤはＬＥＤチップ（ベアチップ）でもよいし、ＬＥＤチップをパッケージに実装したＬＥＤ装置でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の車両用灯具の断面図である。
【図２】本発明の車両用灯具の部分断面図である。
【図３】同じく、本発明の車両用灯具の部分断面図である。
【図４】本発明の車両用灯具を搭載した自動二輪車の正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の車両用灯具を搭載した自動二輪車の正面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】従来の車両用灯具の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    車両用灯具
２    前面レンズ
３    ハウジング
４    灯室
５    灯具ユニット
６    ＬＥＤ
７    ＬＥＤ実装基板
８    マウントプレート
９    リフレクタ
１０    レンズホルダ
１１    遮蔽体
１２    投影レンズ
１３    放熱フィン
１４    外気取入口
１５    外気排出口
１６    送風ダクト
１７    カウル
１８    走行風取入口
１９    開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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