JP5204180B2 - 車両用前照灯 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの熱を放熱する放熱部材を備えた車両用前照灯に関し、特に、発光ダイオードのような発熱密度が高く、高温で発光効率が低下したり、寿命が短くなる光源を用いた車両用前照灯に関する。

従来より、光源に発光ダイオードを用いた車両用前照灯として、特許文献１，２にあるように、投影レンズ、リフレクタ、光源を前方からこの順に沿って配置すると共に、光源からの熱を放熱する放熱部材に光源を取り付けたものが知られている。

特許文献１では、放熱部材に櫛形の放熱フィンが下方に向かって延出されて形成されている。また、特許文献２では、放熱部材に複数の放熱フィンが上下方向に沿って形成されている。

特開２００４−３１１２２４号公報 特開２００９−２１２０１９号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、光源から距離が離れるほど温度が低くなり、特に、光源から距離のある放熱フィンの先端では温度が低いため、表面積の割に放熱効率が悪く、放熱部材が大型になるという問題があった。

本発明の課題は、より効率よく放熱ができる放熱部材を備えた車両用前照灯を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
ハウジングと、前記ハウジングの前方開口部に配置されたレンズカバーとにより形成される灯室内に、光源と、前記光源からの熱を前記灯室内に放熱する放熱部材とを収納した車両用前照灯において、
前記放熱部材は、前記光源が配置され上下方向に立設された柱部材と、前記柱部材の外周に上下方向に沿って設けられた複数の板状の放熱フィンと、前記放熱フィンの側方を囲んで設けられた誘導壁とを備え、
前記誘導壁を傾斜させて一対の前記放熱フィンの間の隙間を上方に向かって狭め、かつ、前記隙間と前記灯室とを連通するスリットを形成すると共に、前記スリットは上方に向かって幅を狭く形成したことを特徴とする車両用前照灯がそれである。

前記スリットは前記誘導壁の下端から上方に向かって形成するとよい。また、前記スリットは、一対の前記放熱フィンの間に形成するとよい。前記誘導壁は、前記放熱フィンの側方を囲む板材により形成すると共に、前記板材に前記スリットを形成してもよい。あるいは、板材を折り曲げて前記放熱フィンと前記誘導壁とを形成すると共に、下側の折り曲げ量を少なく上側の折り曲げ量を多くして前記スリットも形成してもよい。

本発明の車両用前照灯は、誘導壁を設けたので、放熱面積が増加して放熱効率が向上し、また、誘導壁で囲んだので、隙間を通って空気が上昇すると共に、高温の空気の回り込みを防ぐので放熱効率が向上し、更に、隙間を上方に向かって狭めたので流速が増加して放熱効率が向上し、スリットを介して空気が隙間内に流入するので、流体抵抗が抑制されるという効果を奏する。板材を折り曲げて放熱フィンと誘導壁とを形成すると共に、下側の折り曲げ量を少なく上側の折り曲げ量を多くしてスリットも形成することにより、製造が容易になる。

本発明の一実施形態としての車両用前照灯の概略縦断面図である。 図１のＡＡ断面図である。 図１のＢＢ断面図である。 本実施形態の車両用前照灯の概略横断面図である。 他の実施形態としての板材を折り曲げて放熱フィンと誘導壁とを形成する説明図である。 本実施形態の効果を示す説明図である。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１はハウジングで、ハウジング１には前方開口部２が形成され、開口部２を除いて周囲が壁で塞がれている。開口部２には、レンズカバー４が配置されて、ハウジング１内がほぼ閉塞され、ハウジング１とレンズカバー４とにより灯室６が形成されている。

灯室６内には、前方から後方に向かって順に投影レンズ８、シェード１０、光源１２が光軸Ｚに沿って配置されている。光源１２からの光を反射させるリフレクタ１４が光源１２に対向して配置されている。

投影レンズ８には本実施形態では平凸レンズが用いられており、投影レンズ８の焦点と、内側反射面が回転放物面等の曲面状に形成されたリフレクタ１４の焦点とがほぼ同じ位置になるように配置されている。リフレクタ１４で反射された光の一部がシェード１０により遮られ、シェード１０により遮られなかった光が投影レンズ８によって前方に照射される。本実施形態では、シェード１０は投影レンズ８の支持部材を兼ねている。

尚、本実施形態では、車両用前照灯に投影レンズ８やリフレクタ１４を用いたプロジェクター型を用いた場合を例としたが、これに限らず、リフレクター型やダイレクトプロジェクション型の車両用前照灯であっても同様に実施可能である。

光源１２には、発光ダイオードが用いられており、光源１２は灯室６内に収納された放熱部材１６上に配置されている。放熱部材１６は柱部材１８と放熱フィン２０と誘導壁２２とを備えている。柱部材１８は、本実施形態では円柱状に形成されており、図２、図３に示すように、柱部材１８の下端がハウジング１の底壁１ａに立設された支持部材２４の上端に取り付けられて、柱部材１８が上下方向に立設されている。この柱部材１８の上端面に光源１２が取り付けられている。

図４に示すように、柱部材１８の外周には、板状の複数の放熱フィン２０が、上下方向に沿って、柱部材１８の軸方向中心から放射状に設けられている。本実施形態では、柱部材１８の上下方向の長さと、放熱フィン２０の長さとが同じに形成されて、柱部材１８の全長にわたって放熱フィン２０が取り付けられている。

放熱フィン２０の下端と底壁１ａとの間には、支持部材２４の高さに応じた空気が流通できる十分な隙間が形成されている。尚、柱部材１８の長さと放熱フィン２０の長さとは同じにする必要はなく、必要に応じて長さを決めればよい。

複数の放熱フィン２０は、一対の放熱フィン２０の間を空気が流通できるように所定の間隔を空けて配置されている。放熱フィン２０は柱部材１８の全周にわたって設ける必要はなく、柱部材１８の外周の一部分で、シェード１０等と干渉しない位置だけに設けてもよい。

放熱フィン２０は熱伝導性のよい材料、例えば、アルミニウム等で形成されており、柱部材１８と共にアルミ鋳造により一体に形成、あるいは、アルミ板により形成した放熱フィン２０を柱部材１８の外周にロー付け等により固定して形成されている。

尚、本実施形態では、柱部材１８は円柱状に形成しているが、これに限らず、四角柱、六角柱等の角柱状でもよく、その際には、放熱フィン２０は、柱部材１８の平坦な外壁に上下方向に、平行に並べて設ければよい。

誘導壁２２は複数の放熱フィン２０の側方を囲んで設けられており、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれて上下方向に両側が灯室６に連通した隙間２５が形成されている。放熱フィン２０の側縁は傾斜して形成されており、放熱フィン２０の側縁に誘導壁２２を接触させて放熱フィン２０の側方を誘導壁２２で囲んだ際に、誘導壁２２が傾斜するように、かつ、上方に向かって誘導壁２２が柱部材１８に接近するように形成されている。これにより、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれる隙間２５が上方に向かって狭く形成されている。

柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれる隙間２５に対応して、隙間２５毎に隙間２５と灯室６とを連通するスリット２６が形成されている。スリット２６は誘導壁２２に三角形の山型に形成されて、スリット２６が上方に向かって狭くなるように形成されている。

また、本実施形態では、誘導壁２２の下端から上方に向かって形成されており、誘導壁２２の上側にはスリット２６が形成されることなく、隙間２５と灯室６との連通を誘導壁２２により遮断している。また、誘導壁２２とハウジング１の後壁１ｂとの間には所定の間隔が空けられるように配置されている。

誘導壁２２は、熱伝導性のよい材料、例えば、アルミニウム等で形成されている。誘導壁２２を円弧状のアルミ板により形成して、各放熱フィン２０にロー付け等により固定してもよく、あるいは、柱部材１８と放熱フィン２０と誘導壁２２とをアルミ鋳造により一体に形成してもよい。

また、誘導壁２２は、円弧状に形成した板材や鋳物により形成する場合に限らず、図５（ａ）に示すように、矩形に形成した板材２８の側方を折り曲げて、１枚の放熱フィン２０と１つの誘導壁２２とを一体に形成してもよい。折り曲げる際には、板材２８の上端側の折り曲げ量を多くし、板材２８の下端側の折り曲げ量を少なくして、三角形に折り曲げて、誘導壁２２を形成する。

図５（ｂ）に示すように、放熱フィン２０と誘導壁２２とを一体に形成した板材２８を柱部材１８の外周に、複数放射状に取り付ける。これにより、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５が形成されると共に、スリット２６も同時に形成され、製造が容易になる。板材２８を取り付ける際、誘導壁２２の上側先端が隣の板材２８と一部重なるようにしてもよく、あるいは、重ねるのではなく、誘導壁２２の上側先端角が隣の板材２８に接触程度にしてもよい。

一方、図１に示すように、光源１２に一端が接続されたリード線３０はハウジング１の後壁１ｂから外部に導出され、コネクタ３２を介して駆動回路３４に接続されている。駆動回路３４は、光源１２への電力供給を制御する周知の回路である。

次に、前述した本実施形態の車両用前照灯の作動について説明する。車両の運転に伴って光源１２が点灯されると、光源１２で発せられた光は、リフレクタ１４で反射されて、リフレクタ１４で反射された光の一部はシェード１０により遮られ、シェード１０により遮られなかった光は投影レンズ８によって前方に照射される。

光源１２からの熱は、柱部材１８に伝わり、柱部材１８から複数の放熱フィン２０に伝わる。また、放熱フィン２０から誘導壁２２に伝わり、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とからの放熱により、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５内の空気が暖められて膨張する。

膨張して軽くなった空気は隙間２５内をハウジング１の天井壁１ｃに向かって上昇する。柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とからの放熱により、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５内の空気が暖められて空気が連続的に上昇する。

よって、上昇した空気は、図１に矢印で示すように、ハウジング１の天井壁１ｃに沿って前方のレンズカバー４に向かって流れる。その際、暖められた空気が、リフレクタ１４やシェード１０により、下降するのが規制される。灯室６内への放熱により、暖められた空気は、ハウジング１の後壁１ｂ、天井壁１ｃや側壁、また、レンズカバー４を介して外部の空気との間で熱交換が行われて、灯室６内の空気は冷却される。

更に、空気は、レンズカバー４に沿って下降し、レンズカバー４の下側からハウジング１の底壁１ａに沿って流れ、ハウジング１の底壁１ａとシェード１０の下側との間を通る。その間に、底壁１ａを介して外気との間で熱交換が行われる。

底壁１ａとシェード１０の下側との間を通った空気は、放熱フィン２０の下側から、隙間２５内に流入して、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５を通って上昇し、その間に柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とからの放熱により空気が再度暖められて、ハウジング１の天井壁１ｃに向かって上昇する。

このように、柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５を通って暖められた空気は、ハウジング１の天井壁１ｃからレンズカバー４の内側に沿って流れ、冷却されてハウジング１の底壁１ａに沿って、再び複数の放熱フィン２０の間に流れ込む対流の経路が生じる。

柱部材１８と一対の放熱フィン２０と誘導壁２２とにより囲まれた隙間２５で空気が暖められて膨張し、隙間２５内を天井壁１ｃに向かって上昇する。その際、誘導壁２２により、隙間２５の途中から灯室６内に空気が流出したり、また、灯室６内から隙間２５の途中に空気が流入したりするのが規制される。このような煙突効果により、隙間２５上側と下側とで大きな圧力差が生じ、隙間２５の下側では空気が吸引され、隙間２５内を空気が連続的に通過し、柱部材１８、放熱フィン２０、誘導壁２２から放熱が行われる。

このように、誘導壁２２を設けたので、その分、放熱面積が増加し、放熱性が向上する。図６（ａ）に示すように、誘導壁２２を設けていない矩形板状の放熱フィン３６を柱部材１８に放射状に取り付けた放熱部材３８と、図６（ｂ）に示すように、誘導壁２２を設けた放熱部材１６とを比較すると、表面積がほぼ同じである場合、図６（ｂ）の放熱部材１６は図６（ａ）の放熱部材３８よりも全体の体積が小さくなる。

また、放熱部材１６の上側の空気温度は高く、放熱部材１６の下側の空気温度は低い。誘導壁２２を設けたことにより、図６（ｂ）に矢印で示すように、放熱部材１６の上側の高温の空気が隙間２５に回り込むのを規制し、放熱部材１６の下側の低温の空気を隙間２５に流入させることができる。

また、隙間２５が柱部材１８、放熱フィン２０、誘導壁２２により囲まれているので、隙間２５内の温度分布がほぼ均一になり、光源１２から距離の離れた放熱フィン２０の先端や誘導壁２２の温度が、光源１２に距離の近い柱部材１８の温度に近くなる。よって、隙間２５を通る空気温度と距離の離れた放熱フィン２０の先端や誘導壁２２の温度との差が大きくなり、放熱効率が向上する。隙間２５は上側ほど狭くなり、流速が増加して放熱性が向上し、小型化を図ることができる。

誘導壁２２を設けたことにより、隙間２５内の流体抵抗が増加しても、スリット２６を介して隙間２５内に空気を流入しやすくして、流体抵抗の増加を抑制している。スリット２６は、誘導壁２２の下端側に形成され、放熱フィン２０の上端側は、誘導壁２２により囲まれており、放熱フィン２０の上端側から隙間２５に空気が流入するのを規制するので、煙突効果を害することはない。

車両の走行中には、レンズカバー４には外気が当たるので、レンズカバー４の外側の外気と、内側の空気との間での熱交換が促進され、空気の冷却が促進される。また、車両が寒冷地を走行する場合に、レンズカバー４の外側に雪や氷が付着する場合があるが、レンズカバー４の内側が暖められることにより、レンズカバー４の外側の雪や氷が溶かされて、前方への光の照射が良好に行われる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１…ハウジング ２…開口部
４…レンズカバー ６…灯室
８…投影レンズ １０…シェード
１２…光源 １４…リフレクタ
１６，３８…放熱部材 １８…柱部材
２０，３６…放熱フィン ２２…誘導壁
２４…支持部材 ２５…隙間
２６…スリット ３０…リード線
３２…コネクタ ３４…駆動回路

Claims (5)

1. ハウジングと、前記ハウジングの前方開口部に配置されたレンズカバーとにより形成される灯室内に、光源と、前記光源からの熱を前記灯室内に放熱する放熱部材とを収納した車両用前照灯において、
   前記放熱部材は、前記光源が配置され上下方向に立設された柱部材と、前記柱部材の外周に上下方向に沿って設けられた複数の板状の放熱フィンと、前記放熱フィンの側方を囲んで設けられた誘導壁とを備え、
   前記誘導壁を傾斜させて一対の前記放熱フィンの間の隙間を上方に向かって狭め、かつ、前記隙間と前記灯室とを連通するスリットを形成すると共に、前記スリットは上方に向かって幅を狭く形成したことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記スリットは前記誘導壁の下端から上方に向かって形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記スリットは、一対の前記放熱フィンの間に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用前照灯。
4. 前記誘導壁は、前記放熱フィンの側方を囲む板材により形成すると共に、前記板材に前記スリットを形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用前照灯。
5. 板材を折り曲げて前記放熱フィンと前記誘導壁とを形成すると共に、下側の折り曲げ量を少なく上側の折り曲げ量を多くして前記スリットも形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用前照灯。

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