(57)【要約】【課題】コンパクトで十分な放熱効果を得ると共に、取り付け及び位置合わせが容易で且つ位置ずれを防止する。【解決手段】ＬＥＤ基板１１の後端側及び光学部品１５の反射面１７の周囲にヒートシンク２０を構成する。これにより、ヒートシンク２０はコンパクトな構造で、十分な放熱効果を有する。また、ヒートシンク２０に設けられた凹部２１は、光学部品１５の反射面１７と一致した形状の内周面２３を有する。これにより、光学部品１５を凹部２１に嵌込むことで、容易に位置合わせが可能であり、また、位置ずれの発生を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源の前方に配置される光学部材と、
前記光源の後端に取り付けられ、前記光学部材に嵌合する凹部を有して前記光学部材の周囲に配置されるヒートシンクと、
を具備したことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記光学部材を露呈させる開口を有すると共に前記ヒートシンクに空気を流入させる孔を有するカバーを具備した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】
前記光学部材と前記ヒートシンクとの間に配置される断熱部材と、
前記ヒートシンクの凹部の底面に設けられて、前記凹部の底面と前記光学部材の底面との間に隙間を形成する凹状部と具備し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、発光ダイオード等の光源に好適に用いられる車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源は、点光源として扱うことが可能であり、しかも、消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。そこで、近年では、ＬＥＤの高出力化に伴い、車両用灯具の光源としてＬＥＤを適用するための技術が数多く提案されている。
【０００３】
このような車両用照明灯具においては、前方視認性を向上させるために、光照射によって形成される配光パターンを、水平方向の拡散角が大きい横長配光パターンとすることが望ましい。例えば、特許文献１には、透光部材によって、ＬＥＤからの光を水平方向の拡散角が大きい横長配光パターンに形成可能とする技術が提案されている。
【０００４】
透光部材としては、樹脂製やガラス製のものが採用される。低コスト化のためには、透光部材をアクリル樹脂等の樹脂製とすることが多い。しかしながら、樹脂製の透光部材は、比較的低い温度で熱変形してしまう。このため、特許文献１の提案では、ＬＥＤ基板の後方にヒートシンクを設けている。
【特許文献１】特開２００５−２２８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の提案では、十分な放熱効果を得るために、ＬＥＤ基板の後方に大型のヒートシンクを配置する必要があり、このための広い面積が必要であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、広い面積を必要とすることなく十分な放熱効果によって灯具の発熱を抑制すると共に、取り付け及び位置合わせが容易で且つ位置ずれを防止することができる車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用灯具は、光源と、光源の前方に配置される光学部材と、前記光源の後端に取り付けられ、前記光学部材に嵌合する凹部を有して前記光学部材の周囲に配置されるヒートシンクと、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、広い面積を必要とすることなく十分な放熱効果によって灯具の発熱を抑制すると共に、取り付け及び位置合わせが容易で且つ位置ずれを防止することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は車両用灯具の要部を示す断面図、図２は車両用灯具の要部を示す分解斜視図である。
【００１１】
図１及び図２において、車両用灯具１は、表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２による光源、光学部品１５及びヒートシンク２０によって構成され、例えば、車両用の前照灯やフォグランプとして用いることができる。ＬＥＤ１２は、例えば、平面略矩形形状をなすＬＥＤ基板１１に配置される。ＬＥＤ基板１１は、ＬＥＤ１２を半田付等によって保持し、保持したＬＥＤ１２を図示しない電源回路と電気的に接続する。
【００１２】
ＬＥＤ１２は、例えば、青色の発光部を有する素子の表面にＹＡＧ蛍光体等の黄色蛍光体を塗布することで白色光を得る高出力の白色ＬＥＤによって構成することもできる。ＬＥＤ１２からの出射光は、光学部品１５を介して前方に出射される。
【００１３】
光学部品１５は、例えば、透明樹脂またはガラス等からなる透光部材の表面に、ＬＥＤ１２を囲繞する凹状の入射面１６と、入射面１６からの入射光を全反射する反射面１７と、入射面１６から入射された直接光及び反射面１７で反射された反射光を出射する出射面１８とが形成されて要部が構成されている。
【００１４】
具体的に説明すると、入射面１６は、ＬＥＤ１２の出射面と正対する平面状の第１の入射面１６ａと、この第１の入射面１６ａの周部に先端部が連続する円周面状の第２の入射面１６ｂとの組み合わせによって構成され、これら第１，第２の入射面１６ａ，１６ｂは光学部品１５の基端面に凹部を形成する。ここで、第２の入射面１６ｂは、光学部品１５の光軸と同軸に形成され、先端側から基端側へと線形的に拡開されている。この入射面１６は、光学部品１５の基部がＬＥＤ基板１１に固設されることにより、ＬＥＤ１２を囲繞する。これにより、光学部品１５内には、ＬＥＤ１２から出射される放射角の小さい光線が第１の入射面１６ａを通じて入射されるとともに、放射角の大きい光線が第２の入射面１６ｂを通じて入射される。反射面１７は、光学部品１５の光軸周りの周面に設定されている。反射面１７は、主として、第２の入射面１６ｂを通じて入射された光を全反射して光学部品１５の先端側へと導く。
【００１５】
出射面１８は、光学部品１５の先端面に設定されている。出射面１８は、光学部品１５の先端面の略中央部に設定された第１の出射面１８ａと、第１の出射面１８ａの周部に設定された第２の出射面１８ｂとの組み合わせによって構成されている。第１の出射面１８ａは、略円形状を基調とする球面の凸レンズ面で形成され、主として、第１の入射面１６ａからの入射光を出射する。一方、第２の出射面１８ｂは、例えば、光軸に直交する平面で形成され、主として、反射面１７からの反射光を出射する。
【００１６】
なお、以下、光軸方向のＬＥＤ基板１１側を後方、出射面１８側を前方とし、光軸に垂直な方向を上下又は左右方向という。
【００１７】
本実施の形態においては、ＬＥＤ基板１１には、放熱性を向上させるために、ヒートシンク２０が取り付けられている。ヒートシンク２０は熱伝導率が高い金属材料によって構成されている。ヒートシンク２０は、中央に前方側が開口した凹部２１を有する略直方体の筐体である。凹部２１内に光学部品１５を収納することで、ヒートシンク２０は、ＬＥＤ基板１１の後方側から、ＬＥＤ基板１１及び光学部品１５の周囲を囲むように構成される。即ち、ヒートシンク２０は、前方側には光学部品１５の先端面と同様のサイズで、後方側にはＬＥＤ基板１１の背面側から若干突出したサイズを有し、また、上下左右方向には、光学部品１５の出射面１８と略同様のサイズを有する。
【００１８】
即ち、ヒートシンク２０は、比較的狭い領域に、十分な容量を有して構成される。また、ヒートシンク２０は、前方側の一面を除く他の各外面にフィン２４が構成されている。
【００１９】
ヒートシンク２０の凹部２１の底面２２は平面状に形成され、この底面２２上にＬＥＤ基板１１が取り付けられている。ＬＥＤ基板１１は、ヒートシンク２０の底面２２に取り付けられることで、十分に放熱される。
【００２０】
なお、ＬＥＤ基板１１を、例えば、熱伝導率の高いアルミニウム基板等で構成することによって、放熱性を一層向上させることができる。なお、ＬＥＤ基板１１とヒートシンク２０とは、一体の部材として構成されてもよい。
【００２１】
また、ヒートシンク２０の凹部２１は、内周面２３が光学部品１５の反射面１７の周面形状に一致した形状を有しており、前方側が拡開している。この前方側から、光学部品１５の反射面１７を凹部２１の内周面２３に沿わせながら、光学部品１５を凹部２１に嵌合させることができる。即ち、光学部品１５は、ヒートシンク２０の凹部２１に嵌め合わされることで、光軸方向及び光軸に垂直な方向に位置決めされる。
【００２２】
ヒートシンク２０は、ＬＥＤ基板１１の後端側だけでなく、ＬＥＤ基板１１の前方の光学部品１５の周囲にも構成されており、十分な熱容量を有する。また、ヒートシンク２０は、光学部品１５の周囲において、光学部品１５の外形状に合わせた形状を有しており、比較的小さい領域に十分な容量を有して構成される。これにより、ヒートシンク２０は、コンパクトな構造でありながら、ＬＥＤ１２によって発生する熱を効果的に放熱させることができる。
【００２３】
このように本実施の形態においては、光学部品を取り囲む形状のヒートシンクを用いることにより、上下及び前後方向の寸法の増大を抑制しつつ、十分な放熱効果を得ることができる。放熱設計のために大型のヒートシンクを設ける必要が無く、灯具全体を薄型化することができる。また、ヒートシンクに光学部品を嵌込むだけで、ＬＥＤと光学部品の位置合わせが可能とである。また、ＬＥＤとヒートシンクと光学部品とを容易に固定することができ、位置ずれが生じることを防止することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態は、車両用の走行ビームとして必要なとされる配向特性、即ち、鉛直方向では略平行で、水平方向には拡散する配向パターンを有する車両用灯具にも適用可能である。図３はこのような配向パターンに適した光学部品を示す説明図であり、図３（ａ）は光学部品を出射面側から見た平面図、図３（ｂ），（ｃ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【００２５】
このような光学部品３５としては、図３に示すように、反射面１７と第１の出射面１８ａとを、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで非対称な非球面で形成して、出射光の配光特性を、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異ならせたものが考えられる。
【００２６】
即ち、反射面１７の形状は、光軸と直交する２軸方向で非対称な非球面で形成する。反射面１７は、例えば、光軸Ｏに直交して車体の略上下方向に指向する一方の軸（Ｙ軸）方向に短軸を設定すると共に光軸Ｏに直行して略車幅方向に指向する他方の軸（Ｘ軸）方向に長軸を設定した略楕円形状を基調とし、基端側から先端側へと非線形に拡開する非球面で形成する。
【００２７】
第１の出射面１８ａは、例えば、Ｘ軸方向に長軸を設定すると共にＹ軸方向に短軸を設定し略楕円形状を基調とする非球面の凸レンズ面で形成し、主として、第１の入射面１６ａからの入射光を出射する。一方、第２の出射面１８ｂは、例えば、光軸Ｏに直交する平面で形成し、主として、反射面１７からの反射光を出射する。
【００２８】
このような光学部品３５によれば、反射面１７及び第１の出射面１８ａが、光軸Ｏに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とで非対称な非球面で形成され、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで光線の配光特性が異なることにより、単一の光源ユニット１０によって所望の配光パターンの光束が形成される。こうして、光学部品３５により形成される光束は、集光部の近傍において、車体の上下方向よりも車幅方向に長尺な光束となる。
【００２９】
本実施の形態においては、このような光学部品３５を採用した場合でも、ヒートシンク２０の凹部２１の内周面２３を、光学部品３５の反射面１７の形状と一致する形状部分を有するように構成する。これにより、光学部品３５をヒートシンク２０の凹部２１に嵌合することで、ＬＥＤ１２と光学部品３５との位置合わせが可能である。
【００３０】
図４は本発明の第２の実施の形態を示す説明図である。図４（ａ）は第２の実施の形態に係る車両用灯具を示す平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｄ−ｄ線に沿った断面図である。
【００３１】
本実施の形態は、第１の実施の形態の車両用灯具を複数組み合わせて、比較的大光量を必要とする車両用灯具を構成したものである。
【００３２】
この車両用灯具５０は、図１の車両用灯具１を複数配列することによって構成される。各車両用灯具１は、例えば、出射面が同一平面上に面した状態で、水平方向に一列に配置されている。そして、各車両用灯具１の出射面側に、アウターカバー４１が取り付けられるようになっている。アウターカバー４１は、各車両用灯具１の出射面を露呈させる開口部４２を有する。アウターカバー４１は、開口部４２以外のメッシュ領域４３は、メッシュ状に構成されて空気の流通が可能である。
【００３３】
一列に配列された各車両用灯具１に、出射面が開口部４２において露呈するように、アウターカバー４１を取り付ける。アウターカバー４１は、例えば、車体の前面に取り付けられる。
【００３４】
このような構成によれば、車体が前方に走行することによって、車体前方から空気がメッシュ領域４３を介してヒートシンク２０側に流入する。これにより、ヒートシンク２０近傍において空気の流れが生じて、ヒートシンク２０の放熱を促進させ、十分な冷却効果を有する。
【００３５】
なお、図４の例では、複数配列した車両用灯具の出射面にアウターカバーを取り付ける例について説明したが、１つの車両用灯具の出射面にアウターカバーを取り付けるようにしてもよい。この場合においても、アウターカバーに設けたメッシュ領域によって、ヒートシンク側に空気を流し、放熱効果を促進することができることは明らかである。
【００３６】
このように本実施の形態においては、ヒートシンクに空気を流入させるアウターカバーを用いており、十分な放熱効果を期待することが可能である。
【００３７】
図５は第２の実施の形態の変形例を示す説明図である。図５の変形例においては、各車両用灯具１ａ，１ｂ，１ｃの後方には、仕切り５０によって通風管５１が構成されている。通風管５１はアウターカバー４１のメッシュ領域４３を介して流入した空気を通風孔５２に導く。メッシュ領域４３を介してヒートシンク２０側に流入した空気は、通風管５１によって、勢いよくヒートシンク２０の近傍を流れて、ヒートシンク２０の放熱を更に一層促進させる。
【００３８】
各車両用灯具１ａ，１ｂ，１ｃのヒートシンク２０は、フィン２４ａ，２４ｂ，２４ｃが空気の流れに沿って突出するように形成されており、フィン２４ａ，２４ｂ，２４ｃの各部に空気が流れやすく、十分な放熱効果を期待することができる。
【００３９】
また、各車両用灯具１ａ，１ｂ，１ｃは、両端に配置する各車両用灯具１ａ，１ｃの両端の側面のみにフィン２５ａ，２５ｃを形成し、各車両用灯具１ａ〜１ｃの対向する側面にはフィンを形成しない構造とすることによって、容易に一体成形可能である。
【００４０】
図６は本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。図６において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態は断熱部材６１を設けると共に、凹状部６２を設けた点が第１の実施の形態と異なる。光学部品１５の反射面１７とヒートシンク２０の凹部２１の内周面２３との間に、断熱部材６１が配設されている。断熱部材６１は、ヒートシンク２０の熱が反射面１７を介して光学部品１５に伝達されることを防止する。
【００４２】
また、ヒートシンク２０の底面２２には、縁辺部に凹状部６２が設けられている。凹状部６２は底面２２の外周に沿って溝状に形成されており、光学部品１５の底面がヒートシンク２０の底面２２及びＬＥＤ基板１１に接触することを防止する。これにより、ヒートシンク２０の熱が光学部品１５に伝達されることを防止する。
【００４３】
このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、断熱部材６１及び凹状部６２によって、ヒートシンク２０の熱が光学部品１５に伝達されることを防止することができる。これにより、光学部品１５として樹脂製光学部品を採用した場合でも、熱によって光学部品１５がダメージを受けることを防止することができる。これにより、ＬＥＤ基板１１の温度が、例えば、１００°Ｃ程度まで上昇した場合でも、光学部品１５がダメージを受けることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係り、車両用灯具の要部を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係り、車両用灯具の要部を示す分解斜視図。
【図３】配向パターンに適した光学部品を示す説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す説明図。
【図５】第２の実施の形態の変形例を示す説明図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…車両用灯具、１１…ＬＥＤ基板、１２…ＬＥＤ、１５…光学部品、１７…反射面、２０…ヒートシンク、２１…凹部、２２…底面、２３…内周面、２４…フィン。
【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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