JP4702230B2

JP4702230B2 - 車両用ｌｅｄ灯具

Info

Publication number: JP4702230B2
Application number: JP2006238782A
Authority: JP
Inventors: 清博酒井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-09-04
Also published as: JP2008060030A

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする車両用ＬＥＤ灯具に関し、詳細には、ＬＥＤの冷却技術に関する。

光源にＬＥＤを用いた車両用ＬＥＤ灯具の冷却技術としては、特許文献１に開示された技術が知られている。

この特許文献１に記載の車両用ＬＥＤ灯具においては、ＬＥＤが点灯して生じた熱を放熱させるためのヒートシンクを灯具内から灯具外へと突出させる形態とし、このヒートシンクにＬＥＤの熱を伝熱させて灯具外へと放熱させることで冷却を図っている。
特開２００６−４９２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＬＥＤ素子の冷却を灯具外へと延長されたヒートシンクによって行うため、発熱部であるＬＥＤ素子と放熱部であるヒートシンクの距離が比較的遠くなり、ＬＥＤ素子の効果的な冷却がなされない。

また、特許文献１に記載の技術では、ヒートシンクがハウジングの外側に突出して設けられているため、光軸調整する際は、ハウジングごと光源の向きを動かさなければならない。仮に、ヒートシンクをハウジングの中に入れてもハウジングの前後長さが長くなるので、光軸調整代が小さくなってしまう。

そこで、本発明は、ＬＥＤ素子の効果的な冷却を行うことができると共に光軸調整時にハウジングまで動かす必要がなく簡単に光軸調整が行える車両用ＬＥＤ灯具を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用ＬＥＤ灯具は、アウターレンズを装着させるハウジングと、前記ハウジング内の下部に設けられたヒートシンクと、前記ヒートシンクに近接して設けられ、点灯して生じた熱をヒートシンクに伝熱する光源であるＬＥＤと、前記ＬＥＤからの光を灯具外へと出射させる最終配光部と、前記最終配光部に焦点を結ぶ疑似光源を形成する予備配光部と、を備え、前記最終配光部は、前記アウターレンズ越しに視認されるレンズと、該レンズに取り付けられたリフレクターと、該レンズと該リフレクターの中間に設けられてカットラインを形成する遮光板により構成されたことを特徴とする。

本発明の車両用ＬＥＤ灯具によれば、放熱部であるヒートシンクが発熱部であるＬＥＤの近傍にあるため、ＬＥＤを効果的に冷却することができる。

また、本発明の車両用ＬＥＤ灯具によれば、ハウジング内にヒートシンクを設けているので、灯具外の空気が高温になってもヒートシンクが高温空気に直接晒されることがなく、灯具外気によるＬＥＤへの温度影響を少なくすることができると共に、光軸調整をハウジングを動かすことなく簡単に行うことができる。

また、本発明の車両用ＬＥＤ灯具によれば、発熱体を利用した強制的な加熱を行わずＬＥＤ自体の発熱を利用するため、ＬＥＤに対する必要以上の加熱の恐れがない。

本発明の車両用ＬＥＤ灯具によれば、ハウジング内の下部にヒートシンクを設けたので、ＬＥＤの点灯によって発生した熱で熱せられた空気を上昇させ、灯具内に空気の対流を発生させることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「実施の形態１」
図１は実施の形態１の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。本実施の形態は、光源としてＬＥＤを使用した車両用ＬＥＤ灯具を、ヘッドライトに適用した例である。

実施の形態１の車両用ＬＥＤ灯具は、図１に示すように、アウターレンズ１が装着されるハウジング２と、このハウジング２内の下部に設けられたヒートシンク３と、ヒートシンク３に近接して設けられた光源であるＬＥＤ４と、ＬＥＤ４からの光を灯具外へと出射させる最終配光部５と、最終配光部５に焦点を結ぶ疑似光源を形成する予備配光部である一次配光部６と、を備えている。

アウターレンズ１は、内部にヒートシンク３、ＬＥＤ４、最終配光部５及び一次配光部６を収容するハウジング２の前面を覆うようにして装着されている。ヒートシンク３は、ＬＥＤ４が点灯して生じた熱を放熱させことによりＬＥＤ自体を冷却させる冷却装置である。かかるヒートシンク３は、ＬＥＤ４から奪った熱をその周囲の空気に伝熱させて加熱し、その暖まった空気を灯具内で対流させるために、前記ハウジング２内の最下方部に配置されている。なお、ヒートシンク３には、冷却効率を高めるために、底面側に複数の放熱フィン７が設けられている。

ＬＥＤ４は、レンズ８から最終的に灯具外へと出射される向きとは逆向きに出射方向を配置させて、前記ヒートシンク３の側面３ａに固定されている。ＬＥＤ４は、点灯して生じた熱をヒートシンク３に効率良く伝熱させるために、熱伝導性に優れたシートやグリスなどを塗布して固定することが好ましい。

最終配光部５は、車両の走行に適切（法規に適合する）な配光を形成し、ＬＥＤ４の光を灯具外へ出射するために用いる光学系である。かかる最終配光部５は、アウターレンズ１越しに視認されるレンズ８と、リフレクター９と、レンズ８とリフレクター９の中間に運転席側の照射範囲を狭くさせるカットラインを形成する遮光板（カットラインシェード）１０とからなる。最終配光部５は、理解を容易なものとするために便宜上、図１中破線で示す領域で表す。

一次配光部６は、最終配光部５に焦点を結ぶ疑似光源１２を形成するめの光学系であり、焦点形成手段である楕円放物形状リフレクター１１からなる。実施の形態１では、ＬＥＤ４から出射された光を基本的な配光に形成して最終配光部５に焦点を形成することを一次配光部６と定義する。一次配光部６は、最終配光部５と同様、理解を容易なものとするために便宜上、図１中一点鎖線で示す。

楕円放物形状リフレクター１１は、一端部をＬＥＤ４が取り付けられたヒートシンク３の側面３ａに固定し、このＬＥＤ４を取り囲むようにして湾曲した放物面をハウジング２内上方へとその他端部を配置させている。かかる楕円放物形状リフレクター１１は、ＬＥＤ４から出射された光をその楕円放物面で反射させて最終配光部５に焦点を結ばせて疑似光源１２を形成する。

例えば、図２に示すように、ヒートシンク３の上面３ｂにＬＥＤ４を設け、一次配光部６を形成せずに最終配光部５だけでこの最終配光部５を灯具の比較的上方に設けた場合には、最終配光部５は効果的な配光を形成することができない。つまり、図２では、リフレクター９の焦点位置に光源が存在しない場合、光線はリフレクター９に対して不必要に拡散されたものとなるため、効果的な配光を得ることが困難になる。これに対して、本実施の形態では、ＬＥＤ４の周囲に一次配光部６を形成することで最終配光部５に疑似光源１２を形成することができるため、前記問題を解消できる。

そして、この車両用ＬＥＤ灯具には、灯具内で発生する対流をより一層効率良くさせるための換気孔１３、１４が設けられている。ハウジング２の背面２ａには、その上方に灯具内と外気とを連通させる上側換気孔１３と、その下方に灯具内と外気とを連通させる下側換気孔１４とが設けられている。ＬＥＤ４から発生された熱は、上側換気孔１３から灯具外へと排出される一方で、外気が下側換気孔１４から灯具内へと導入され、灯具内の対流がより一層助長されることになる。

また、この車両用ＬＥＤ灯具には、ＬＥＤ４とヒートシンク３とそれらの周囲の空気とにより熱交換されて暖められた空気を、アウターレンズ１の前部内面１ａに導くための空気流路１５が設けられている。かかる空気流路１５は、アウターレンズ１の底面１ｂとインナーパネル１６とにより構成されており、これらアウターレンズ１の底面１ｂとインナーパネル１６との間にヒートシンク３からアウターレンズ１の前部内面１ａへと空気を流す流路として構成されている。

以上のようにして構成された車両用ＬＥＤ灯具によれば、ハウジング２内の下部にＬＥＤ４から発せられた熱を冷却するヒートシンク３を設けたので、そのヒートシンク３の周囲にある空気がヒートシンク３で奪った熱により暖められことにより、灯具内には対流が発生する。また、その暖められた空気は、空気流路１５を通してアウターレンズ１の前部内面１ａへと流れ、さらにアウターレンズ１の前部内面１ａに沿って上昇することから、アウターレンズ内面の曇りが除去される。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、灯具内に生じた対流によってハウジング２の上方に形成された上側換気孔１３から暖められた空気が灯具外へと排気され、その一方、ハウジング２の下方に形成された下側換気孔１４から外気が灯具内へと流入し、前記対流がより一層助長されることになる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、ハウジング２内にヒートシンク３を設けているので、灯具外の空気が高温になってもヒートシンク３が高温空気に直接晒されることがなく、灯具外気によるＬＥＤ４への温度影響を少なくすることができると共に、光軸調整をハウジング２を動かすことなく簡単に行うことができる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、発熱体を利用した強制的な加熱を行わずＬＥＤ４自体の発熱を利用するため、ＬＥＤ４に対する必要以上の加熱の恐れがない。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、放熱部であるヒートシンク３が発熱部であるＬＥＤ４の近傍にあるため、ＬＥＤ４を効果的に冷却することができる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、予備配光部（一次配光部６）をＬＥＤ４の後方に配置した楕円放物形状リフレクター１１とし疑似光源を形成したので、最終配光部５は効果的な配光を形成することが可能となる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、ハウジング２に換気孔（上側換気孔１３及び下側換気孔１４）を設けたので、灯具内の空気を効率良く対流させることが可能となる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、ヒートシンク３で放熱させたＬＥＤ４の熱を、アウターレンズ１の前部内面１ａに沿うように流れさせる空気流路１５を設けたので、アウターレンズ内面の曇りを除去することができる。

また、本実施の形態の車両用ＬＥＤ灯具によれば、灯具外観に係わる最終配光部５の光学部品の位置に寄らず、ＬＥＤ４及びヒートシンク３の灯具内レイアウトの自由度を向上させることができる。

「実施の形態２」
図３は実施の形態２の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態２では、ＬＥＤ４と楕円放物形状リフレクター１１の配置を、実施の形態１のものとは異なる位置に配置させたものである。

実施の形態２の車両用ＬＥＤ灯具では、ヒートシンク３の上面３ｂの一部を切り欠いた切欠部１７のうちアウターレンズ１側に向く切欠き面１７ａにＬＥＤ４を設け、そのＬＥＤ４の前方に楕円放物形状リフレクター１１を配置する。楕円放物形状リフレクター１１は、一端部をＬＥＤ４下方の前記切欠き面１７ａに固定させ、このＬＥＤ４を取り囲むようにして湾曲した放物面をハウジング２内上方へとその他端部を配置させている。

このように構成された実施の形態２の車両用ＬＥＤ灯具によれば、実施の形態１と同様、灯具内に対流を発生させることができる他、楕円放物形状リフレクター１１によって最終配光部５に焦点を結ぶ疑似光源１２を形成することができ、効果的な配光を形成することができる。

「実施の形態３」
図４は実施の形態３の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態３では、楕円放物形状リフレクター１１を、最終配光部５を構成するリフレクター９と一体的に形成し、遮光板１０をヒートシンク３の側面３ａに固定させた構成としている。その他の部分は、実施の形態１とほぼ同一の構成としている。

楕円放物形状リフレクター１１は、最終配光部５を構成するリフレクター９と一体的に形成されており、部品点数の削減を図っている。遮光板１０は、ヒートシンク３の側面３ａに固定され、真っ直ぐ上に延びるように設けられている。

この実施の形態のように焦点が形成される近傍に遮光板（カットラインシェード）１０が存在するものについては、一次配光部６は、このカットラインシェードも含み、基本的な配光を形成して最終配光部５へと出射する。

このように構成された実施の形態３の車両用ＬＥＤ灯具によれば、実施の形態１と同様、灯具内に対流を発生させることができる他、楕円放物形状リフレクター１１によって最終配光部５に焦点を結ぶ疑似光源１２を形成することができ、効果的な配光を形成することができる。

「実施の形態４」
図５は実施の形態４の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態４では、集光レンズ１８で一次配光部６を構成し、遮光板１０をヒートシンク３の側面３ａに固定させた構成としている。その他の部分は、実施の形態１とほぼ同一の構成としている。

実施の形態４では、ヒートシンク３の上面３ｂにＬＥＤ４を設け、そのＬＥＤ４の真上に集光レンズ１８を配置させている。

このように構成された実施の形態４の車両用ＬＥＤ灯具によれば、実施の形態１と同様、灯具内に対流を発生させることができる他、集光レンズ１８によって最終配光部５に焦点を結ぶ疑似光源１２を形成することができ、効果的な配光を形成することができる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態は、本発明の一例に過ぎず、前記した実施の形態に制限されることはない。

実施の形態１の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。一次配光部を使用しないために焦点が形成されない例を示す車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態２の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態３の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。実施の形態４の車両用ＬＥＤ灯具の断面図である。

符号の説明

１…アウターレンズ
１ａ…アウターレンズの前部内面
２…ハウジング
３…ヒートシンク
４…ＬＥＤ（光源）
５…最終配光部
６…一次配光部（予備配光部）
７…放熱フィン部
８…レンズ
９…リフレクター
１０…遮光板（カットラインシェード）
１１…楕円放物形状リフレクター
１２…疑似光源
１３…上側換気孔（換気孔）
１４…下側換気孔（換気孔）
１５…空気流路
１６…インナーパネル
１８…集光レンズ

Claims

灯具内の空気を対流させる換気孔を少なくとも下方に有し、アウターレンズを装着させるハウジングと、
前記ハウジング内の下部に設けられたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに近接して設けられ、点灯して生じた熱をヒートシンクに伝熱する光源であるＬＥＤと、
前記ＬＥＤからの光を灯具外へと出射させる最終配光部と、
前記最終配光部に焦点を結ぶ疑似光源を形成する予備配光部と、を備え、
前記最終配光部は、前記アウターレンズ越しに視認されるレンズと、該レンズに取り付けられたリフレクターと、該レンズと該リフレクターの中間に設けられてカットラインを形成する遮光板とにより構成されたことを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。
請求項１に記載の車両用ＬＥＤ灯具であって、
前記予備配光部は、前記ＬＥＤの前方に配置される楕円放物形状リフレクターからなる
ことを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。
請求項１に記載の車両用ＬＥＤ灯具であって、
前記予備配光部は、前記ＬＥＤの前方に配置される集光レンズからなる
ことを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の車両用ＬＥＤ灯具であって、
前記灯具内に、前記ヒートシンクで放熱させた前記ＬＥＤの熱を、前記アウターレンズの内面に沿うように流れさせる空気流路を設けた
ことを特徴とする車両用ＬＥＤ灯具。