JP6711204B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

車両に取り付けられる車両用灯具として、基板と、基板に実装される半導体型光源と、半導体型光源からの光を前方に照射するレンズと、基板及びレンズを固定する板状のヒートシンクとを備える構成がある。この構成においては、基板はヒートシンクの板面に接触して固定される。このため、半導体型光源で生じた熱は、基板を介してヒートシンクに伝導され、ヒートシンクから放熱される。ヒートシンクの製造方法としては、例えばコイル状に巻かれた金属部材を引き出し、レベリング加工を行った後、プレス加工やパンチ加工等を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１３１３８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法において、コイル状に巻かれた金属部材は、レベリング加工を行った後においても残留応力（巻きぐせ）が存在する場合がある。このため、残留応力によりヒートシンクが湾曲し、基板との間に隙間が生じる可能性がある。この場合、基板からヒートシンクへの熱の伝導が抑制され、放熱性が低下する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、放熱性に優れた車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用灯具は、基板と、前記基板に実装された半導体型光源と、前記半導体型光源からの光を出射する光学部材と、金属材料により板状に設けられ、前記基板が接触して固定され前記光学部材が支持される平面状の第１面と、前記第１面の裏面である平面状の第２面とを有し、前記第２面のうち前記基板が前記第１面に接触する領域の裏側の領域を含む領域に所定のパターンで配置された複数の凹部により塑性変形された状態の放熱部材とを備える。

また、前記基板は、ネジ部材により前記放熱部材に固定され、前記放熱部材は、前記第１面と前記第２面とを貫通し前記ネジ部材を挿入するネジ穴を有し、前記複数の凹部は、前記ネジ穴の周囲を空けて配置されてもよい。

また、前記ネジ部材は、セルフタップネジであってもよい。

また、前記放熱部材は、湾曲しようとする残留応力を有した状態で設けられてもよい。

また、前記凹部は、多角形形状であってもよい。

本発明によれば、放熱性に優れた車両用灯具を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係る車両用灯具の分解斜視図である。 図４は、ヒートシンクを後方から見た場合の構成を示す図である。 図５は、図４における領域Ａを拡大して示す斜視図である。 図６は、図４におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す断面図である。 図７は、変形例に係る凹部を示す斜視図である。

以下、本発明に係る車両用灯具の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

以下の説明において、前後、上下、左右の各方向は、水平面に平行な面に配置された車両に車両用前照灯が取り付けられた状態における方向であって、運転席から正面を見た場合における方向を示す。したがって、本実施形態では、上下方向は鉛直方向であり、前後方向及び左右方向は水平面に平行な方向（水平方向）となる。

図１及び図２は、本実施形態に係る車両用灯具１００の一例を示す斜視図である。図１では前方から車両用灯具１００を見た場合、図２では後方から車両用灯具１００を見た場合の構成を示している。図３は、本実施形態に係る車両用灯具１００の分解斜視図である。

図１から図３に示すように、車両用灯具１００は、基板１０と、半導体型光源２０と、レンズ（光学部材）３０と、ヒートシンク（放熱部材）４０とを備える。基板１０は、半導体型光源２０が実装される。基板１０は、矩形かつ平板状に形成される。基板１０は、半導体型光源２０に電気信号を供給する所定の回路や、当該回路に接続するコネクタ等を有する。

基板１０は、ネジ部材１３により、ヒートシンク４０に固定される。ネジ部材１３は、例えばセルフタップネジである。したがって、ナット等を用いることなく、基板１０をヒートシンク４０に固定可能となっている。基板１０は、グリース又はシート等の熱伝導部材を介してヒートシンク４０に接触している。このため、基板１０をヒートシンク４０に直接接触させる場合に比べて、基板１０とヒートシンク４０との接触性が向上し、基板１０からヒートシンク４０への熱伝導性が向上した状態となっている。

半導体型光源２０は、本実施形態において、例えばＬＥＤやＯＥＬ、ＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの半導体型光源である。半導体型光源２０は、例えば複数設けられているが、１つであってもよい。複数の半導体型光源２０は、左右方向に例えば等ピッチで配置されているが、これに限定するものではなく、等ピッチでなくてもよい。半導体型光源２０は、発光面を有している。発光面は、例えば車両の前方に向けられている。半導体型光源２０は、発光面から車両の前方に向けてランバーシアン分布を形成するように光を出射する。

レンズ３０は、半導体型光源２０に対して前方に配置される。レンズ３０は、入射面及び出射面を有する。入射面は、半導体型光源２０の発光面に対向して配置される。入射面は、半導体型光源２０からの光が直接入射される。出射面は、前方に向けられる。出射面は、入射面から入射した光を車両の前方に出射する。レンズ３０は、レンズホルダ３５に支持される。レンズホルダ３５は、ネジ等の固定部材３６により、レンズ３０を支持した状態でヒートシンク４０に固定される。

ヒートシンク４０は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成される。ヒートシンク４０は、例えばコイル状に巻かれた金属部材を引き出してプレス加工等を行うことにより、矩形の平板状に形成される。ヒートシンク４０は、第１面４０ａが前方に向けて配置され、第２面４０ｂが後方に向けて配置される。

ヒートシンク４０は、基板固定部４１及びレンズ支持部４２を有する。基板固定部４１は、例えばヒートシンク４０のうち水平方向の中央部に配置される。基板固定部４１は、第１面４０ａに基板１０が接触した状態で固定される。このため、基板固定部４１の第１面４０ａには、基板１０が接触する接触領域４７が設けられる。接触領域４７は、基板固定部４１のうち鉛直方向及び水平方向の中央部に配置される。

基板固定部４１は、ネジ穴４３を有する。ネジ穴４３は、基板固定部４１のうち第１面４０ａと第２面４０ｂとを貫通して設けられる。ネジ穴４３は、基板１０を固定するネジ部材１３を挿入する。ネジ穴４３は、水平方向の両端に１箇所ずつ、合計で２箇所設けられる。ネジ穴４３の数及び配置については、上記に限定するものではない。例えばネジ穴４３の数が１箇所又は３箇所以上であってもよいし、ネジ穴４３が上記とは異なる位置に配置されてもよい。

また、レンズ支持部４２は、レンズホルダ３５が固定される。レンズ支持部４２は、レンズホルダ３５が固定されることにより、レンズ３０を支持する。レンズ支持部４２は、水平方向について基板固定部４１の両側に配置される。なお、本実施形態では、ヒートシンク４０は、レンズ支持部４２から基板固定部４１にかけて前方に屈曲した状態に設けられるが、これに限定するものではなく、例えばヒートシンク４０が平板状であってもよい。

図４は、ヒートシンク４０を後方から見た場合の構成を示す図である。図４に示すように、基板固定部４１は、表面加工領域４４を有する。表面加工領域４４は、第２面４０ｂのうち、例えば接触領域４７の裏側の領域を含んで設けられる。つまり、本実施形態では、表面加工領域４４は、接触領域４７の裏側の領域よりも広い範囲に設けられる。なお、接触領域４７の裏側の領域とは、第２面４０ｂの法線方向から見て接触領域４７に重なる領域である。表面加工領域４４は、接触領域４７の裏側の領域に一致する範囲に設けられてもよい。表面加工領域４４は、複数の凹部４５を有する。

図５は、図４における領域Ａを拡大して示す斜視図であり、凹部４５の一例を示している。図５に示すように、複数の凹部４５は、例えば正四角錐状に形成される。各凹部４５の一辺の長さＬ１は、例えばヒートシンク４０の板厚Ｄ（図６参照）の半分以下とすることができる。

複数の凹部４５は、表面加工領域４４の鉛直方向及び水平方向に所定のピッチＰ１で配置されている。ピッチＰ１は、例えばヒートシンク４０の板厚Ｄ（図６参照）の２倍以下とすることができる。なお、鉛直方向のピッチと、水平方向のピッチとが異なってもよい。複数の凹部４５は、表面加工領域４４の全体に亘って均一に配置されている。

ヒートシンク４０は、第２面４０ｂの表面加工領域４４に複数の凹部４５が設けられることにより塑性変形された状態となっている。このため、ヒートシンク４０は、第１面４０ａのうち当該表面加工領域４４の裏側の領域において、平面度が向上した状態となっている。なお、平面度とは、平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさをいうものである（日本工業規格）。平面度は、平面形体を幾何学的平行二平面で挟んだとき、平行二平面の間隔が最小となる場合の、二平面の間隔で表される（日本工業規格）。

本実施形態において、表面加工領域４４は接触領域４７よりも広い範囲に設けられる。このため、接触領域４７は、全体に亘って平面度が向上した状態となる。したがって、基板１０と接触領域４７との間は、互いに面接触した場合に、隙間等が形成されにくくなっている。

また、ヒートシンク４０は、第２面４０ｂに設けられた複数の凹部４５により、表面積が大きくなっている。このため、複数の凹部４５が設けられた表面加工領域４４においては、放熱性が高められた状態となっている。

図６は、図４におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す断面図である。図６に示すように、複数の凹部４５は、ヒートシンク４０の第２面４０ｂに対して所定の深さＤ１を有する。複数の凹部４５は、ヒートシンク４０の第２面４０ｂからの深さＤ１が、ヒートシンク４０の厚さＤの２５％以下となっている。

複数の凹部４５は、深さＤ１が厚さＤの２５％以下であるため、ヒートシンク４０の強度に影響を及ぼすことなく、第１面４０ａの平面度を向上させることができる。

上記のヒートシンク４０を製造する場合、まず、コイル状に巻かれた金属部材を引き出し、レベリング加工により巻きぐせを矯正する。レベリング加工の後、金属部材にプレス加工を行う。プレス加工では、基板固定部４１とレンズ支持部４２との間を屈曲させると共に、基板固定部４１の表面加工領域４４に複数の凹部４５を形成する。複数の凹部４５を形成することにより、金属部材が塑性変形し、第１面４０ａに相当する面の平面度が向上する。このため、例えばレベリング加工の後、金属部材に残留応力が存在する場合であっても、第１面４０ａの平面度を向上することができる。

その後、パンチ加工により、金属部材にネジ穴４３及びネジ穴４６を形成する。ネジ穴４３及びネジ穴４６を形成した後、切断加工により金属部材を所期の形状に切断することで、ヒートシンク４０が完成する。なお、加工手順については上記の手順に限定するものではなく、例えばレベリング加工の後、金属部材を切断してからプレス加工及びパンチ加工を行ってもよい。

次に、上記のように構成された車両用灯具１００の動作を説明する。車両用灯具１００は、半導体型光源２０の発光面から光を出射する。この光は、レンズ３０の入射面に直接入射し、出射面から車両の前方に出射される。半導体型光源２０は、光を出射することにより発熱する。この熱は、基板１０を介してヒートシンク４０に伝導する。

本実施形態では、基板１０と接触領域４７との密着性が高められた状態である。このため、基板１０からヒートシンク４０へ熱の伝導がよりスムーズに行われる。したがって、半導体型光源２０で生じた熱は、基板１０からヒートシンク４０に確実に伝導し、ヒートシンク４０から放熱される。

以上のように、本実施形態に係る車両用灯具１００は、基板１０と、基板１０に実装された半導体型光源２０と、半導体型光源２０からの光を出射するレンズ３０と、金属材料により板状に設けられ、基板１０が接触して固定されレンズ３０が支持される平面状の第１面４０ａと、第１面４０ａの裏面である平面状の第２面４０ｂとを有し、第２面４０ｂのうち接触領域４７の裏側の領域を含む表面加工領域４４に所定のパターンで配置された複数の凹部４５により塑性変形された状態のヒートシンク４０とを備える。

このため、ヒートシンク４０は、第１面４０ａのうち当該表面加工領域４４の裏側の領域において、平面度が向上した状態となる。したがって、基板１０と第１面４０ａとの間の密着性が向上するため、基板１０からヒートシンク４０への熱伝導性が高められる。また、第２面４０ｂに設けられた複数の凹部４５により、ヒートシンク４０の表面積が大きくなるため、放熱性が向上する。これにより、放熱性に優れた車両用灯具１００が得られる。

また、本実施形態に係る車両用灯具１００は、基板１０がネジ部材１３によりヒートシンク４０に固定され、ヒートシンク４０が第１面４０ａと第２面４０ｂとを貫通しネジ部材１３を挿入するネジ穴４３を有し、複数の凹部４５は、ネジ穴４３の周囲を空けて配置される。これにより、ネジ穴４３が変形することが抑制されるため、ネジ部材１３を確実にネジ穴４３に挿入し、基板１０を確実に固定することができる。

また、本実施形態に係る車両用灯具１００は、ネジ部材１３がセルフタップネジである。これにより、第２面４０ｂ側にナット等を配置することなく基板１０をヒートシンク４０に固定することができる。第２面４０ｂ側にナット等が配置された場合、複数の凹部４５はナットが配置される領域を空けて設けられることになる。したがって、ナット等が配置されないことにより、複数の凹部４５を第２面４０ｂの広い範囲に形成することができる。

また、本実施形態に係る車両用灯具１００は、ヒートシンク４０が湾曲しようとする残留応力を有した状態で設けられる場合であっても、複数の凹部４５により塑性変形された状態であるため、第１面４０ａのうち表面加工領域４４の裏側の領域においての平面度を向上させることができる。

また、本実施形態に係る車両用灯具１００は、表面加工領域４４が接触領域４７の裏側の領域よりも広い範囲に設けられるため、基板１０からヒートシンク４０に伝導された熱が第２面４０ｂ側から放出されやすくなる。これにより、放熱性に優れた車両用灯具１００が得られる。

また、本実施形態に係る車両用灯具１００は、複数の凹部４５の形状が多角形形状であるため、ヒートシンク４０を塑性変形しやすくすることができる。これにより、放熱性に優れた車両用灯具１００を容易に製造することができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、複数の凹部４５の形状が、正四角錐状である場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、他の多角形形状であってもよい。なお、複数の凹部４５は、多角形形状に限定するものではなく、半円形、円錐形等、または他の形状であってもよい。

図７は、変形例に係る凹部４５Ａを示す斜視図である。図７に示すように、複数の凹部４５Ａの形状は、正四面体状であってもよい。この場合、各凹部４５Ａの一辺の長さＬ２は、例えばヒートシンク４０の板厚Ｄ（図６参照）の半分以下とすることができる。

また、複数の凹部４５Ａは、鉛直方向及び水平方向に所定のピッチＰ２で配置される。ピッチＰ２は、例えばヒートシンク４０の板厚Ｄ（図６参照）の２倍以下とすることができる。この場合、鉛直方向のピッチと水平方向のピッチとが異なってもよい。複数の凹部４５Ａは、表面加工領域４４Ａの全体に亘って均一に配置される。これにより、第１面４０ａにおいて表面加工領域４４Ａに対応する領域の平面度が全体が均一に調整される。

また、上記実施形態では、車両用灯具１００として、光学部材としてレンズ３０が設けられ、半導体型光源２０からの光がレンズ３０に直接入射される直射型の構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、車両用灯具１００は、光学部材として、レンズ３０に代えて、又はレンズ３０と共に、リフレクタを有し、リフレクタの反射面により半導体型光源２０からの光を前方に反射することで配光パターンを形成する構成（マルチリフレクタ型、プロジェクタ型等）であってもよい。

Ａ 領域
Ｐ１，Ｐ２ ピッチ
１０ 基板
１３ ネジ部材
２０ 半導体型光源
３０ レンズ
３５ レンズホルダ
３６ 固定部材
４０ ヒートシンク
４０ａ 第１面
４０ｂ 第２面
４１ 基板固定部
４２ レンズ支持部
４３，４６ ネジ穴
４４，４４Ａ 表面加工領域
４５，４５Ａ 凹部
４７ 接触領域
１００ 車両用灯具

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板に実装された半導体型光源と、
   前記半導体型光源からの光を出射する光学部材と、
   金属材料により板状に設けられ、前記基板が接触して固定され前記光学部材が支持される平面状の第１面と、前記第１面の裏面である平面状の第２面とを有し、前記第２面のうち前記基板が前記第１面に接触する領域の裏側の領域を含む領域に所定のパターンで配置された複数の凹部により塑性変形された状態の放熱部材と
   を備える車両用灯具。
2. 前記基板は、ネジ部材により前記放熱部材に固定され、
   前記放熱部材は、前記第１面と前記第２面とを貫通し前記ネジ部材を挿入するネジ穴を有し、
   前記複数の凹部は、前記ネジ穴の周囲を空けて配置される請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記ネジ部材は、セルフタップネジである請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記放熱部材は、湾曲しようとする残留応力を有した状態で設けられる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用灯具。
5. 前記凹部は、多角形形状である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用灯具。

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