JP2021072182A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】点灯回路の熱破損を防ぎつつ、製品コストを低減することができる車両用灯具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、光を出射する光源５ａを有する点灯ユニット５と、光源５ａの点灯を制御する点灯回路４と、を備える。点灯回路４は、点灯回路４に着脱自在に装着されるものであって、点灯回路４で生じた熱を拡散させる放熱部品４ａと、点灯回路４に実装され、放熱部品４ａが装着された状態において、点灯回路４の実装箇所の温度を検出する温度検出素子と、を備える。点灯回路４の周囲温度が上昇し、且つ温度検出素子により検出された実装箇所の温度が点灯回路４の出力電力の抑制開始温度に到達した場合、出力電力を下げるものである。放熱部品４ａは、放熱部品４ａの放熱性能が抑制開始温度に応じて決定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

従来、車両用灯具における点灯回路は、回路自体の放熱を行うカバー及び放熱部品が製品に接続される光源ごとに設計されているが、光源に出力する出力電力を調整するためにソフトウェアによる制御が必要である。そこで、組み込みソフトウェア等の調整を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−０９１７３０号公報

しかし、特許文献１に記載のような従来技術は、点灯回路の熱破損を防ぐことができるものの、光源を点灯制御する回路構成を高機能化させていることから製品コストが高コストとなっている。したがって、点灯回路の熱破損を防ぎつつ、製品コストを低減することができない。

本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、点灯回路の熱破損を防ぎつつ、製品コストを低減することができるようにするものである。

本開示の一側面である車両用灯具は、光を出射する光源を有する点灯ユニットと、前記光源の点灯を制御する点灯回路と、を備え、前記点灯回路は、当該点灯回路に着脱自在に装着されるものであって、当該点灯回路で生じた熱を拡散させる放熱部品と、当該点灯回路における実装箇所に実装され、前記放熱部品が装着された状態において、前記実装箇所の温度を検出する温度検出素子と、を備え、当該点灯回路の周囲温度が上昇し、且つ前記温度検出素子により検出された前記実装箇所の温度が当該点灯回路の出力電力の抑制開始温度に到達した場合、前記出力電力を下げるものであり、前記放熱部品は、当該放熱部品の放熱性能が前記抑制開始温度に応じて決定されている。

本開示の一側面によれば、点灯回路の熱破損を防ぎつつ、製品コストを低減することができる。

本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。 本開示を適用した実施形態に係る点灯回路４の外観を示す図である。 本開示を適用した実施形態に係る点灯回路４の回路構成を示すブロック図である。 本開示を適用した実施形態に係る電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと温度検出素子４ｊの特性と放熱部品４ａごとの出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。 本開示を適用した電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。 本開示を適用した放熱特性の異なる放熱部品４ａごとの電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと温度検出素子４ｊの回路周囲温度との関係を示す図である。 本開示を適用した実施形態に係る電力変換部４ｈの出力電力の抑制開始前及び抑制制御中のそれぞれの領域における電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。 本開示を適用した電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを一定のまま出力電力の抑制開始温度Ｔａ’を抑制開始温度Ｔａに変更させる一例を示す図である。 本開示を適用した出力電力の抑制開始温度Ｔａを一定のまま電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを出力電力相対Ｐ１及び出力電力相対Ｐ２の何れか一方に変更させる一例を示す図である。 本開示を適用した第１放熱部品４ａＶｅｒＡが選択された一例を示す図である。 本開示を適用した第２放熱部品４ａＶｅｒＢが選択された一例を示す図である。 本開示を適用した第３放熱部品４ａＶｅｒＣが選択された一例を示す図である。 従来における放熱特性の異なる放熱部品４０ａが取り付けられた点灯回路４０の外観を示す図である。 従来における放熱特性の異なる放熱部品４０ａに応じた電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。 従来における基板４０ｄに実装された回路構成を示すブロック図である。

以下、本開示を適用した車両用灯具の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。

（概略構成）
図１は、本開示を適用した実施形態に係る車両用灯具の構造例を示す図である。車両用灯具は、例えば前照灯（ヘッドランプ）であって、ヘッドランプユニットが車両の前部の左右両端部に搭載されている。車両用灯具は、灯具ハウジング１、灯具レンズ２、点灯回路４、点灯ユニット５、光学部６及び放熱器７を備えている。灯具ハウジング１の縁に沿って灯具レンズ２がはめ込まれ、浸水防止シール３により、灯具ハウジング１と灯具レンズ２との隙間が埋められている。灯具ハウジング１の内部には点灯回路４、点灯ユニット５、光学部６及び放熱器７が設けられている。点灯回路４は、灯具ハウジング１内の下部に設けられ、点灯ユニット５に電力を供給する。点灯回路４の上方には放熱器７が設けられている。放熱器７の上面側には点灯ユニット５が設けられ、放熱器７により点灯ユニット５が放熱される。点灯ユニット５は、放熱器７の上面側に設けられた光源５ａと、光源５ａの上部を覆うように設けられたリフレクター５ｂとを備え、リフレクター５ｂの前方側を覆うように光学部６が取り付けられている。よって、点灯ユニット５の光源５ａから出射される光は一部がリフレクター５ｂを介して反射されつつ光学部６に伝達され、光学部６の光軸に沿って出射された光は、灯具レンズ２を介して前方に出射される。

点灯回路４は、取付部４ｆの側面側に下方に向かって取付下部４ｆｓが設けられ、取付部４ｆの上方にカバー４ｂが設けられている。取付下部４ｆｓは一部が屈曲されて取付穴４ｇが設けられている。取付穴４ｇに灯具ハウジング１の下部に設けられた突起部の一部が挿入され、点灯回路４が固定されている。カバー４ｂの一部に形成された開口部は上方に向かって開口し、コネクタ４ｃが突出している。よって、コネクタ４ｃと、点灯ユニット５とが不図示の電源ケーブルで接続されることにより、点灯回路４の出力電力を光源５ａに供給することが可能となる。

図２は、本開示を適用した実施形態に係る点灯回路４の外観を示す図である。図２（ａ）は、点灯回路４の上面図である。図２（ｂ）は、点灯回路４の正面図である。取付部４ｆの右側面には取付右下部４ｆｓｒが設けられ、取付右下部４ｆｓｒに長穴形状の貫通穴である右取付穴４ｇｒが設けられている。取付部４ｆの左側面には取付左下部４ｆｓｌが設けられ、取付左下部４ｆｓｌに丸穴形状の貫通穴である左取付穴４ｇｌが設けられている。取付部４ｆは外側に延在して放熱部品４ａが設けられている。放熱部品４ａは、点灯回路４に着脱自在に装着されるものであって、点灯回路４で生じた熱を拡散させる。放熱部品４ａは、放熱性能が高いものであるにつれ、取付部４ｆの外側の突出部の体積が増したものとなる。例えば、図２に示すように、第１放熱部品４ａＶｅｒＡ、第２放熱部品４ａＶｅｒＢ及び第３放熱部品４ａＶｅｒＣのそれぞれは、異なる放熱特性を有するが、より外側に突出したものの方が、体積がより増したものとなることで放熱抵抗が低下するため、放熱性能はより高くなる。取付部４ｆの上方には伝熱部品４ｅを介して基板４ｄが設けられている。伝熱部品４ｅは、基板４ｄで生じた熱を放熱部品４ａに伝達しやすい熱伝導率の高いものであればよい。基板４ｄの上部には上記で説明したコネクタ４ｃが設けられている。

図３は、本開示を適用した実施形態に係る点灯回路４の回路構成を示すブロック図である。点灯回路４は、電力変換部４ｈ、電力制御部４ｉ及び温度検出素子４ｊを備え、光源５ａに出力電力を供給する。電力変換部４ｈは、光源５ａに出力電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータであり、例えば、スイッチングレギュレータから構成されている。温度検出素子４ｊは、点灯回路４における実装箇所に実装され、放熱部品４ａが装着された状態において、点灯回路４の実装箇所の温度を検出するものであり、例えば、ＮＴＣサーミスタから構成されている。電力制御部４ｉは、温度検出素子４ｊにより検出された点灯回路４における実装箇所の温度に応じて、電力変換部４ｈから光源５ａに出力する出力電力を制御するものであり、例えば、スイッチングコントロールＩＣから構成されている。

図４は、本開示を適用した実施形態に係る電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと温度検出素子４ｊの特性と放熱部品４ａごとの出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。図４の縦軸の出力電力相対Ｐは、電力変換部４ｈの定格出力電力に対し、電力変換部４ｈから出力された出力電力の割合である。例えば、電力変換部４ｈの定格出力電力が１０Ｗ（１００％）であり、電力変換部４ｈから出力された出力電力が９Ｗであれば、出力電力相対Ｐは、９０％となる。図４の横軸は、温度検出素子４ｊの端子電圧ＶＴ、温度検出素子４ｊ上の温度、第１放熱部品４ａＶｅｒＡ、第２放熱部品４ａＶｅｒＢ及び第３放熱部品４ａＶｅｒＣのそれぞれの装着時の回路周囲温度が、同一の出力電力を抑制する開始タイミングに合わせて並べられている。

図５は、本開示を適用した電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。図５の一例では、電力変換部４ｈの出力電力の抑制開始温度Ｔａは、１２０℃となっているが、放熱部品４ａによる放熱を考慮しない場合である。そこで、放熱部品４ａの放熱性能の違いについて具体的に説明する。図６は、本開示を適用した放熱特性の異なる放熱部品４ａごとの電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと回路周囲温度との関係を示す図である。図６に示す第１放熱部品４ａＶｅｒＡ、第２放熱部品４ａＶｅｒＢ及び第３放熱部品４ａＶｅｒＣのそれぞれの特性の傾きは、（周囲温度−温度検出素子４ｊ自体の温度）／（電力変換部４ｈの出力電力）で示される放熱性能、すなわち熱抵抗となる。よって、基板４ｄ上に実装される温度検出素子４ｊを１つとした場合、点灯回路４のある周囲温度において、電力変換部４ｈの出力電力の抑制開始温度Ｔａを引き上げるにつれ、より放熱性能の高い放熱部品４ａが選択される。この結果、電力変換部４ｈの許容出力電力は増加される。

図７は、本開示を適用した実施形態に係る電力変換部４ｈの出力電力の抑制開始前及び抑制制御中のそれぞれの領域における電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。抑制制御中の領域では、点灯回路４の周囲温度と、放熱部品４ａが装着された状態において、点灯回路４における温度検出素子４ｊの実装箇所の温度変動に応じて決定される電力変換部４ｈの出力電力の抑制とのバランスにより、電力変換部４ｈの出力電力は決定される。一方、抑制開始前の領域において、光源５ａのような負荷又は基板４ｄに実装される回路構成自体の高温時の耐熱性を考慮する。具体的には、点灯回路４の周囲温度が上昇し、放熱部品４ａが装着された状態において、点灯回路４が発熱し、放熱部品４ａにより放熱させたときに、温度検出素子４ｊにより検出された温度検出素子４ｊの実装箇所の温度が点灯回路４の出力電力の抑制開始温度Ｔａに到達した場合、点灯回路４は出力電力を下げるものである。

換言すれば、点灯回路４の周囲温度がある周囲温度であって、放熱部品４ａが装着された状態において、温度検出素子４ｊ自体の熱変動を考慮することで、点灯回路４の出力電力の抑制開始温度Ｔａが決定される。図８は、本開示を適用した電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを一定のまま出力電力の抑制開始温度Ｔａ’を抑制開始温度Ｔａに変更させる一例を示す図である。図８に示すように、放熱部品４ａは、抑制開始温度Ｔａが高くなるにつれ、放熱性能が高くされている。つまり、電力変換部４ｈの出力電力を定格出力電力に維持させつつ、抑制開始温度Ｔａ’をより高い抑制開始温度Ｔａに変更させるには、第１放熱部品４ａＶｅｒＡからより放熱性能の高い第２放熱部品４ａＶｅｒＢに変更すればよい。よって、ある周囲温度であって、放熱部品４ａが点灯回路４に装着された状態において、放熱部品４ａの放熱能力の大小は、温度検出素子４ｊによる測定開始温度（例えば、抑制開始温度Ｔａ’）から抑制開始温度Ｔａに到達するまでの到達温度の大小として現れる。

図９は、本開示を適用した出力電力の抑制開始温度Ｔａを一定のまま電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを出力電力相対Ｐ１及び出力電力相対Ｐ２の何れか一方に変更させる一例を示す図である。図９に示すように、放熱部品４ａは、電力変換部４ｈの定格出力電力が高くなるにつれ、放熱部品４ａの放熱性能が高くされている。つまり、抑制開始温度Ｔａを一定に維持させつつ、電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐ２をより高い出力電力相対Ｐ１に変更させるには、第１放熱部品４ａＶｅｒＡからより放熱性能の高い第２放熱部品４ａＶｅｒＣに変更すればよい。

図１０は、本開示を適用した第１放熱部品４ａＶｅｒＡが選択された一例を示す図である。図１１は、本開示を適用した第２放熱部品４ａＶｅｒＢが選択された一例を示す図である。図１２は、本開示を適用した第３放熱部品４ａＶｅｒＣが選択された一例を示す図である。図１０（ａ）、図１１（ａ）及び図１２（ａ）は、点灯回路４の上面図である。図１０（ｂ）、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は、点灯回路４の正面図である。図１０〜図１２に示すように、放熱部品４ａは、放熱性能が高いものであるにつれ、取付部４ｆの外側の突出する部分の体積が増したものとなる。ただし、点灯回路４は、灯具ハウジング１への止め点となる取付穴４ｇが変更されていない。つまり、点灯回路４は、放熱部品４ａを変更するだけで放熱性能を変更できつつ、共通の止め点となる構造である。

次に従来例と比較しつつ、本開示を適用した車両用灯具の作用効果について説明する。図１３は、従来における放熱特性の異なる放熱部品４０ａが取り付けられた点灯回路４０の外観を示す図である。図１３（ａ）は、点灯回路４０の上面図である。図１３（ｂ）は、点灯回路４０の正面図である。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）と異なる放熱性能の放熱部品４０ａが取り付けられた点灯回路４０の上面図である。図１３（ｄ）は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）と異なる放熱性能の放熱部品４０ａが取り付けられた点灯回路４０の正面図である。図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に示すように、放熱性能が異なれば、放熱部品４０ａだけでなく、点灯回路４０全体の大きさが異なるものとなる。ここで、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）を構造Ａとして、図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）を構造Ｂとする。図１４は、従来における放熱特性の異なる放熱部品４０ａに応じた電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐと出力電力の抑制開始温度Ｔａとの関係を示す図である。図１４に示すように、構造Ａと構造Ｂとで、同一の抑制開始温度Ｔａとするには、各種制御が必要となる。また、放熱面積を稼ぐために放熱部品４０ａの大きさも変わるため、上記で説明した止め点は、間隔及び位置が異なるものとして、灯具ハウジング１を設計する必要がある。

図１５は、従来における基板４０ｄに実装された回路構成を示すブロック図である。図１５に示すように、温度検出素子４ｊによる検出結果に対し、特定の出力制御となるような信号を出力するためのマイコン４ｍと、マイコン４ｍに電力を供給するための定電圧源４ｏとが必要となるため、部品コストが増加する。

そこで、本実施形態においては、光を出射する光源５ａを有する点灯ユニット５と、光源５ａの点灯を制御する点灯回路４と、を備え、点灯回路４は、点灯回路４に着脱自在に装着されるものであって、点灯回路４で生じた熱を拡散させる放熱部品４ａと、点灯回路４における実装箇所に実装され、放熱部品４ａが装着された状態において、実装箇所の温度を検出する温度検出素子４ｊと、を備え、点灯回路４の周囲温度が上昇し、且つ温度検出素子４ｊにより検出された実装箇所の温度が点灯回路４の出力電力の抑制開始温度Ｔａに到達した場合、出力電力を下げるものであり、放熱部品４ａは、放熱部品４ａの放熱性能が抑制開始温度Ｔａに応じて決定されている。よって、点灯回路４の周囲温度がある周囲温度であって、放熱部品４ａが装着された状態において、温度検出素子４ｊ自体の熱変動を考慮することで、点灯回路４の出力電力の抑制開始温度Ｔａが決定される。したがって、温度検出素子４ｊによる測定開始温度（例えば、抑制開始温度Ｔａ’）から抑制開始温度Ｔａに到達するまでの到達温度の大小関係で、放熱部品４ａの放熱能力が選択されるため、点灯回路４の熱破損を防ぎつつ、製品コストを低減することができる。

また、本実施形態においては、放熱部品４ａは、抑制開始温度Ｔａが高くなるにつれ、放熱性能が高くされている。よって、抑制開始温度Ｔａを変更するには、放熱部品４ａの放熱性能を異なるものにすればよい。したがって、放熱部品４ａを変更するだけで、抑制開始温度Ｔａを変更させることができるので、容易に抑制開始温度Ｔａを調整することができる。

また、本実施形態においては、放熱部品４ａは、電力変換部４ｈの定格出力電力が高くなるにつれ、電力変換部４ｈの放熱性能が高くされている。よって、電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを変更するには、放熱部品４ａの放熱性能を異なるものにすればよい。したがって、放熱部品４ａを変更するだけで、電力変換部４ｈの出力電力相対Ｐを変更させることができるので、抑制開始温度Ｔａに至るまでの電力変換部４ｈの出力電力を容易に調整することができる。

また、本実施形態においては、電力変換部４ｈ及び温度検出素子４ｊを実装する基板４ｄと、基板４ｄと放熱部品４ａとを取り付ける取付部４ｆと、基板４ｄと取付部４ｆとの間に配置され、電力変換部４ｈで生じた熱を放熱部品４ａに伝熱させる伝熱部品４ｅと、をさらに備え、放熱部品４ａは、放熱性能が高いものであるにつれ、取付部４ｆの外側の突出する部分の体積が増したものとなる。よって、取付部４ｆは変更せずに放熱部品４ａを変えるだけで放熱性能を変更できる。したがって、共通の止め点構造により放熱性能を変更できるので、灯具ハウジング１の設計を簡素化することができる。

以上、本開示を適用した車両用灯具を実施形態に基づいて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、リフレクター５ｂが配置された灯具について説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、直射型の灯具であってもよい。

例えば、放熱部品４ａの大きさに応じて放熱部品４ａの放熱性能の異なるものとして、第１放熱部品４ａＶｅｒＡ、第２放熱部品４ａＶｅｒＢ及び第３放熱部品４ａＶｅｒＣについて説明したが、特にこれに限定されるものではない。放熱部品４ａの放熱性能は、材質によっても異なるものとなる。例えば、真鍮、鉄又はステンレス鋼のように放熱部品４ａの材質の熱伝導率に応じて放熱性能の異なるものとしてもよい。また、放熱部品４ａの大きさ及び材質の両方が異なるものを利用してもよい。

１ 灯具ハウジング、２ 灯具レンズ、３ 浸水防止シール
４，４０ 点灯回路、４ａ，４０ａ 放熱部品、４ａＶｅｒＡ 第１放熱部品
４ａＶｅｒＢ 第２放熱部品、４ａＶｅｒＣ 第３放熱部品
４ｂ，４０ｂ カバー、４ｃ，４０ｃ コネクタ、４ｄ，４０ｄ 基板
４ｅ，４０ｅ 伝熱部品、４ｆ，４０ｆ 取付部
４ｆｓ，４０ｆｓ 取付下部、４ｆｓｒ，４０ｆｓｒ 取付右下部
４ｆｓｌ，４０ｆｓｌ 取付左下部、４ｇ，４０ｇ 取付穴
４ｇｒ，４０ｇｒ 右取付穴、４ｇｌ，４０ｇｌ 左取付穴
４ｈ 電力変換部、４ｉ 電力制御部、４ｊ 温度検出素子、４ｍ マイコン
５ 点灯ユニット、５ａ 光源、５ｂ リフレクター、６ 光学部、７ 放熱器
ＶＴ 端子電圧、４ｏ 定電圧源、Ｔａ，Ｔａ’ 抑制開始温度
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 出力電力相対
Ａ，Ｂ 構造

Claims (4)

1. 光を出射する光源を有する点灯ユニットと、
   前記光源の点灯を制御する点灯回路と、
   を備え、
   前記点灯回路は、
   当該点灯回路に着脱自在に装着されるものであって、当該点灯回路で生じた熱を拡散させる放熱部品と、
   当該点灯回路における実装箇所に実装され、前記放熱部品が装着された状態において、前記実装箇所の温度を検出する温度検出素子と、
   を備え、
   当該点灯回路の周囲温度が上昇し、且つ前記温度検出素子により検出された前記実装箇所の温度が当該点灯回路の出力電力の抑制開始温度に到達した場合、前記出力電力を下げるものであり、
   前記放熱部品は、
   当該放熱部品の放熱性能が前記抑制開始温度に応じて決定されている、
   車両用灯具。
2. 前記放熱部品は、
   前記抑制開始温度が高くなるにつれ、前記放熱性能が高くされている、
   請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記放熱部品は、
   前記点灯回路の定格出力電力が高くなるにつれ、前記放熱性能が高くされている、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記点灯回路は、
   前記温度検出素子を実装する基板と、
   前記基板と前記放熱部品とを取り付ける取付部と、
   前記基板と前記取付部との間に配置され、当該点灯回路で生じた熱を前記放熱部品に伝熱させる伝熱部品と、
   をさらに備え、
   前記放熱部品は、
   前記放熱性能が高いものであるにつれ、前記取付部の外側の突出する部分の体積が増したものとなる、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。

Images