JP6765241B2

JP6765241B2 - 車輌用照明装置

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Publication number: JP6765241B2
Application number: JP2016138320A
Authority: JP
Inventors: 範彦小林
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-07-13
Also published as: US10935209B2; JP2018010769A; US20180017228A1; CN107631263B; CN107631263A

Description

本発明は、光を出射する発光素子と発光素子を制御する制御基板とを有する車輌用照明装置についての技術分野に関する。

車輌用照明装置として、例えば、建設機械や工事車輌等に取り付けられて用いられる作業灯や車輌のバンパー等に取り付けられるフォグランプ等がある。車輌用照明装置は、例えば、作業灯においては夜間の照明やトンネル等の暗所における照明を行うために使用され、例えば、フォグランプにおいては霧中での走行時に使用される。

このような車輌用照明装置においては、ランプハウジングの内部に発光素子が配置され、発光素子から出射された光が投影レンズによって平行光にされて外部へ向けて照明光として照射される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車輌用照明装置１にあっては、制御基板に搭載された発光素子がランプハウジングの内部に配置され発光素子が制御基板によって制御されて点消灯される。

発光素子からの光の出射時には、発光素子の他に制御基板においても発熱が生じ、生じた熱はランプハウジングに設けられた複数の放熱フィンに伝達され、放熱フィンから外部に放出される。

ＷＯ２０１５／１６３１５０号

ところで、上記のような光源として発光素子が用いられた車輌用照明装置においては、光の出射時に発光素子と制御基板の双方から発熱が生じるため、高い放熱性を確保して発光素子の良好な駆動状態を確保する必要がある。

ところが、制御基板に発光素子が搭載されている構成においては、発光素子において発生する熱と制御基板において発生する熱とが相互に影響を及ぼすと共に熱の発生位置が近くに存在するため、十分な放熱性能を確保することができないおそれがある。

そこで、本発明車輌用照明装置は、上記した問題点を克服し、発光素子の駆動時における高い放熱性を確保して発光素子の安定した駆動状態を確保することを目的とする。

第１に、本発明に係る車輌用照明装置は、ヒートシンクとして機能するランプハウジングと、前記ランプハウジングに配置された発光素子と、前記発光素子を制御する制御基板とを備え、前記ランプハウジングは、前後方向を向く略平板状のベース部と、前記ベース部の上下方向における中央部から前方に突出され前記発光素子が配置される配置用突部と、前記ベース部の上下方向における中央部から後方に突出された放熱フィンと、前記ベース部の略下半部から後方に突出され内部空間が形成された突状部とを有し、前記内部空間に前記制御基板の少なくとも一部が配置されたものである。

これにより、発光素子がヒートシンクとして機能するランプハウジングに配置され制御基板の少なくとも一部が突状部の内部空間に配置される。

第２に、上記した本発明に係る車輌用照明装置においては、前記内部空間に熱伝導性を有する封止樹脂が充填され、前記制御基板の少なくとも一部が前記封止樹脂に封止されることが望ましい。

これにより、制御基板において発生する熱が封止樹脂を介してランプハウジングから放出されると共に封止樹脂によって制御基板がランプハウジングに対して固定される。

第３に、上記した本発明に係る車輌用照明装置においては、前記放熱フィンは左右に離隔して設けられ、前記放熱フィンと前記突状部の間に放熱空間が形成されることが望ましい。

これにより、突状部に伝達された熱が放熱フィンに伝達され難いと共に突状部に伝達された熱が放熱空間から放出され易い。

第４に、上記した本発明に係る車輌用照明装置においては、前記放熱フィンの厚み方向が前記放熱フィンと前記突状部の並び方向に直交する方向にされることが望ましい。

これにより、放熱フィンと突状部の並び方向が上下方向になったときに熱が放熱フィンに沿って上方へ移動され易く、放熱フィンと突状部の並び方向が左右方向になったときに熱が放熱空間を通って上方へ流動され易い。

第５に、上記した本発明に係る車輌用照明装置においては、前記突状部は前後方向を向く先端面部と前記先端面部の外周縁から前方に突出された周面部とを有すると共に、突出方向における端面である先端面と前記先端面の外周に連続された外周面とを有し、前記外周面は前記放熱フィンの厚み方向における両端部が両端に行くに従って前記放熱フィンから離隔する曲面に形成されることが望ましい。

これにより、放熱フィンと突状部の並び方向が上下方向にされ突状部が上側に位置され放熱フィンが下側に位置された状態において、放熱フィンから放出される熱が突状部の外周面に沿って上方へ流動され易い。

本発明によれば、発光素子がヒートシンクとして機能するランプハウジングに配置され制御基板の少なくとも一部が突状部の内部空間に配置されるため、発光素子において発生する熱と制御基板において発生する熱とが相互に影響を及ぼし難いと共に熱の発生位置が離れて存在し、発光素子の駆動時における高い放熱性を確保して発光素子の安定した駆動状態を確保することができる。

図２乃至図１０と共に本発明車輌用照明装置の実施の形態を示すものであり、本図は、連結アームと共に示す車輌用照明装置の正面図である。連結アームと共に示す車輌用照明装置の背面図である。連結アームと共に示す車輌用照明装置の垂直断面図である。車輌用照明装置の側面図である。連結アームと共に示す車輌用照明装置の水平断面図である。ランプハウジングの正面図である。発光素子等が配置された状態で示すランプハウジングの正面図である。放熱フィンが上側に位置され突状部が下側に位置されたときの熱の流動状態を示す背面図である。放熱フィンと突状部が左右に位置されたときの熱の流動状態を示す背面図である。突状部が上側に位置され放熱フィンが下側に位置されたときの熱の流動状態を示す背面図である。

以下に、本発明車輌用照明装置を実施するための形態について添付図面を参照して説明する。

以下に示した実施の形態は、本発明車輌用照明装置を建設機械等に取り付けられて使用される作業灯に適用したものである。尚、本発明の適用範囲は作業灯に限られることはなく、ヘッドランプ、テールランプ、ターンシグナルランプ、ストップランプ、デイタイムランニングランプ、コーナーリングランプ、ハザードランプ、ポジションランプ、バックランプ、フォグランプ等又はこれらの組み合わせであるコンビネーションランプ等の各種の車輌用照明装置に広く適用することができる。

車輌用照明装置１は、例えば、ショベルカーやクレーン車やブルドーザー等の建設機械に取り付けられて用いられ、作業者が搭乗する運転ボックスにおける前面の他に、ショベルカーのアーム等のような動作部分にも取り付けられる。車輌用照明装置１が動作部分に取り付けられた状態においては、動作部分の動作状態によって車輌用照明装置１の向きが変化される。

尚、車輌用照明装置１はランプハウジングと投影レンズを有し内部に発光素子と制御基板が配置されており、以下の車輌用照明装置１の構造の説明においては、投影レンズとランプハウジングの並び方向を前後方向とし、発光素子と制御基板の並び方向を上下方向として説明する。但し、以下に示す上下前後左右の方向は、説明の便宜上示すものであり、本発明はこれらの方向に限定して適用されることはない。

車輌用照明装置１は前端に開口を有するランプハウジング２とランプハウジング２の開口を閉塞する環状のレンズホルダー３とレンズホルダー３に保持された投影レンズ４とを備えている（図１乃至図３参照）。

ランプハウジング２とレンズホルダー３によって外筐５が構成され、外筐５の内部が配置空間６として形成されている（図３乃至図５参照）。

ランプハウジング２は、例えば、アルミニウムや銅や熱伝導性無機フィラーを含有する熱伝導性樹脂等の放熱性の高い材料によって形成され、外筐の一部を構成すると共にヒートシンクとしても機能する。ランプハウジング２は、前後方向を向く略平板状のベース部７と、ベース部７の上端部から後方に突出されたコネクター結合部８と、ベース部７又は配置用突部９の上下方向における中央部から前方に突出された配置用突部９と、ベース部７の上下方向における中央部から後方に突出された放熱フィン１０、１０、・・・と、ベース部７の略下半部から後方に突出された突状部１１とを有している。

ベース部７にはケーブル挿通孔７ａが形成されている。ベース部７の外周部には前方に開口された環状の挿入溝７ｂが形成されている（図２及び図６参照）。

コネクター結合部８の左右両端部は後方から見て互いに向き合うコ字状に形成された支え部８ａ、８ａとして設けられている（図２及び図３参照）。コネクター結合部８には上下に貫通された係合孔８ｂが形成されている。

配置用突部９は略前後方向を向く取付面部１２と取付面部１２の外周縁から略後方に突出された周面部１３とを有し、周状部１３の後縁がベース部７又は突状部１１の前縁に連続されている（図２、図５及び図６参照）。取付面部１２の略中央部は他の部分より稍前方に位置された配置台部１２ａとして設けられている。

放熱フィン１０、１０、・・・は左右に離隔して設けられ、厚み方向が左右方向にされている（図２、図３及び図５参照）。

突状部１１は前後方向を向く先端面部１４と先端面部１４の外周縁から前方に突出された周面部１５とを有し、周面部１５の前縁がベース部７又は配置用突部９の後縁に連続されている。先端面部１４は放熱フィン１０、１０、・・・の後端より後方に位置されている。

突状部１１の内側の空間は前方に開口された内部空間１１ａとして形成されている（図３及び図６参照）。突状部１１の左右両端部にはそれぞれ互いに向き合う方向に開口された挿入凹部１１ｂ、１１ｂが形成されている。

周面部１５の外周面１６は後端が先端面部１４における先端面１４ａの外周に一致され、放熱フィン１０、１０、・・・の下面に対向する対向面１６ａと対向面１６ａの左右両端にそれぞれ連続する曲面１６ｂ、１６ｂとを有している（図２及び図３参照）。対向面１６ａは上方を向き、曲面１６ｂ、１６ｂは対向面１６ａから遠去かるに従って下方に変位する外方に凸の曲面状に形成されている。従って、曲面１６ｂ、１６ｂは放熱フィン１０、１０、・・・の厚み方向において放熱フィン１０、１０、・・・から離隔する曲面状に形成されている。放熱フィン１０、１０、・・・の下面と対向面１６ａの距離は一定にされており、この空間が放熱空間５０として形成されている。

ランプハウジング２の左右両端部にはそれぞれ支持突部１７、１７が設けられている（図１、図２及び図４参照）。ランプハウジング２には外方に突出された結合用突部１８、１８、１８が周方向に等間隔に離隔して設けられている。

レンズホルダー３は略円筒状の連結面部１９と連結面部１９の前縁から内方に張り出された保持突部２０と連結面部１９から外方に突出された結合部２１、２１、２１とから成る（図１、図３及び図５参照）。連結面部１９の後端部は他の部分より厚みが薄くされた挿入部１９ａとして設けられている。結合部２１、２１、２１は周方向に等間隔に離隔して設けられている。

レンズホルダー３は挿入溝７ｂにパッキン２２が挿入された状態において挿入部１９ａが挿入溝７ｂに挿入され、結合部２１、２１、２１がそれぞれネジ止め等によって結合用突部１８、１８、１８に取り付けられてランプハウジング２に固定される。パッキン２２が挿入されている挿入溝７ｂに挿入部１９ａが挿入された状態でレンズホルダー３がランプハウジング２に固定されることにより、ランプハウジング２とレンズホルダー３の間の防水が図られている。

投影レンズ４は外周部が保持突部２０に接着等によって取り付けられてレンズホルダー３に保持されている。

ランプハウジング２における配置用突部９の配置台部１２ａの前面には発光素子２３が配置されている（図３、図５及び図７参照）。配置台部１２ａの前面には熱伝導性を有するグリスが塗布され、発光素子２３はグリスを介して配置台部１２ａに配置されている。

発光素子２３はアタッチメント２４に保持された状態で配置台部１２ａに配置されている。アタッチメント２４は前後方向を向く略平板状に形成され、中央部に発光素子２３を保持する保持孔２４ａを有している。アタッチメント２４には一端部が発光素子２３に接続される図示しない導電部と導電部の他端部が接続される給電部２４ｂとが設けられている。アタッチメント２４は配置用突部９にネジ止め等によって取り付けられている。

ランプハウジング２の突状部１１に形成された内部空間１１ａには制御基板２５の少なくとも一部が配置されている。制御基板２５は発光素子２３の点消灯を制御する機能を有している。制御基板２５は上下方向を向く略平板状の回路板２５ａと回路板２５ａの下面に接続された接続端子部２５ｂとを有している。

制御基板２５は前端が発光素子２３より後方に位置されている。従って、発光素子２３から出射される光が制御基板２５によって遮蔽されることがなく、発光素子２３における光の良好な出射状態を確保することができる。

制御基板２５は一部を除いて封止樹脂２６に封止された状態で内部空間１１ａに配置されている。封止樹脂２６は、例えば、ウレタン等の熱伝導性を有する材料によって形成され、内部空間１１ａにおける前端部を除く部分に充填されている。

尚、封止樹脂２６は、例えば、シリコンやエポキシ等のウレタン以外の他の樹脂によって形成されていてもよい。但し、封止樹脂２６をウレタンによって形成することにより、ウレタンが柔軟な材料であり耐振動性や耐熱性が高い樹脂であるため、振動が付与されたり温度の上昇が生じたときの封止樹脂２６のランプハウジング２からの脱落や剥がれが生じ難く制御基板２５の内部空間１１ａにおける安定した配置状態を確保することができる。

制御基板２５は回路板２５ａの左右両端部がそれぞれ挿入凹部１１ｂ、１１ｂに前側から挿入された状態で封止樹脂２６に封止されている。制御基板２５は接続端子部２５ｂより後側の部分が封止樹脂２６に封止されている。封止樹脂２６は突状部１１の内部空間１１ａにウレタン等の材料が充填され制御基板２５の一部が材料に埋め込まれた状態において、充填された材料が熱硬化されることにより突状部１１に固定される。

ランプハウジング２のコネクター結合部８にはコネクター３０が結合される（図３参照）。コネクター３０は図示しない電線によって電源に接続されている。コネクター３０は上端部に弾性変形可能な結合突部３１を有し、結合突部３１が支え部８ａ、８ａ間に挿入されて支えられ結合突部３１の一部が係合孔８ｂの開口縁に係合されることによりコネクター結合部８に結合される。

コネクター３１からはケーブル３２が導出されており、ケーブル３２がベース部７のケーブル挿通孔７ａに挿通されて制御基板２５の接続端子部２５ｂに接続される。このとき、例えば、ケーブル３２を覆うゴムブッシュ等がケーブル挿通孔７ａに挿通されてケーブル挿通孔７ａが閉塞される。制御基板２５の接続端子部２５ｂとアタッチメント２４の給電部２４ｂとは接続線３３によって接続されている。従って、電源からコネクター３０に供給された電流はケーブル３２、制御基板２５、接続線３３及びアタッチメント２４を介して発光素子２３に供給される。

車輌用照明装置１には連結アーム４０が連結されている（図１乃至図３参照）。連結アーム４０は略Ｕ字状に形成され、長手方向における両端部が支持突部１７、１７に回動可能な状態で連結されている。従って、車輌用照明装置１は連結アーム４０に対して支持突部１７、１７を支点として回動可能とされている。

連結アーム４０の長手方向における中央部には締結部４１が取り付けられている。締結部４１は、例えば、建設機械等に締結され、締結部４１が締結されることにより連結アーム４０を介して車輌用照明装置１が建設機械等に連結される。

上記のように、車輌用照明装置１が連結アーム４０を介して建設機械等に連結された状態において、支持突部１７、１７を支点として連結アーム４０に対して車輌用照明装置１を回動させることにより、車輌用照明装置１の建設機械等に対する向きを変更することが可能にされている。

上記のように構成された車輌用照明装置１において、発光素子２３から光が出射されると、出射された光は投影レンズ４によって平行光にされ投影レンズ４を透過され照明光として照射される。発光素子２３から光が出射されるときには、発光素子２３と制御基板２５において熱が発生する。発光素子２３において発生した熱は、主に、ランプハウジング２の放熱フィン１０、１０、・・・に伝達され、放熱フィン１０、１０、・・・から放出される。制御基板２５において発生した熱は、主に、封止樹脂２６からランプハウジング２の突状部１１に伝達され、突状部１１から放出される。

このとき、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が上下方向にされ放熱フィン１０、１０、・・・が上側に位置され突状部１１が下側に位置された状態においては、図８に矢印で示すように、放熱フィン１０、１０、・・・から放出される熱が、主に、放熱フィン１０、１０、・・・の左右両側面に沿って上方へ向けて流動され、突状部１１から放出される熱も、主に、放熱フィン１０、１０、・・・の左右両側面に沿って上方へ向けて流動される。従って、発光素子２３と制御基板２５において発生した熱の良好な放出状態を確保することができる。

一方、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が左右方向にされた状態においては、図９に矢印で示すように、放熱フィン１０、１０、・・・から放出される熱が、放熱フィン１０、１０、・・・から上方へ向けて流動され、特に、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の間に形成された放熱空間５０を通って上方へ向けて流動される。また、突状部１１から放出される熱は上方へ向けて流動され、特に、対向面１６ａから放出される熱が放熱空間５０を通って上方へ向けて流動される。従って、発光素子２３と制御基板２５において発生した熱の良好な放出状態を確保することができる。

他方、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が上下方向にされ突状部１１が上側に位置され放熱フィン１０、１０、・・・が下側に位置された状態においては、図１０に矢印で示すように、放熱フィン１０、１０、・・・から放出される熱が、主に、放熱フィン１０、１０、・・・の左右両側面に沿って上方へ向けて流動され、特に、放熱空間５０を通って突状部１１の対向面１１ａと曲面１１ｂ、１１ｂに沿って上方へ向けて流動される。また、突状部１１から放出される熱は上方へ向けて流動される。従って、発光素子２３と制御基板２５において発生した熱の良好な放出状態を確保することができる。

上記のように、突状部１１は外周面１６の左右両端部が曲面１６ｂ、１６ｂとして形成されているため、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が上下方向にされ突状部１１が上側に位置され放熱フィン１０、１０、・・・が下側に位置された状態において、放熱フィン１０、１０、・・・から放出される熱が突状部１１の外周面１６に沿って上方へ流動され易く、高い放熱性能を確保することができる。

上記のように、車輌用照明装置１にあっては、車輌用照明装置１の向きに拘わらず高い放熱性能を確保することができるため、発光素子２３の温度を一定の温度以下に保つことができ、向きに拘わらず発光素子２３の安定した駆動状態を確保することができる。

以上に記載した通り、車輌用照明装置１にあっては、ランプハウジング２の配置用突部９に発光素子２３が配置され、突状部１１の内部空間１１ａに制御基板２５の少なくとも一部が配置されている。

従って、発光素子２３がヒートシンクとして機能するランプハウジング２に配置され制御基板２５の少なくとも一部が内部空間１１ａに配置されるため、発光素子２３において発生する熱と制御基板２５において発生する熱とが相互に影響を及ぼし難いと共に熱の発生位置が離れて存在し、発光素子２３の駆動時における高い放熱性を確保して発光素子２３の安定した駆動状態を確保することができる。

また、突状部１１の内部空間１１ａに熱伝導性を有する封止樹脂２６が充填され、制御基板２５の少なくとも一部が封止樹脂２６に封止されている。

従って、制御基板２５において発生する熱が封止樹脂２６を介してランプハウジング２から放出されると共に封止樹脂２６によって制御基板２５がランプハウジング２に対して固定されるため、部品点数の削減及び制御基板２５のランプハウジング２に対する組付作業性の向上を図った上で制御基板２５に関する放熱性の向上を図ることができる。

さらに、制御基板２５は少なくとも一部が封止樹脂２６に封止された状態で突状部１１の内部空間１１ａに配置されているため、制御基板２５をネジ止め等によってランプハウジング２に取り付ける必要がなく、ネジの配置スペースが不要になり、ランプハウジング２の小型化を図ることができる。

さらにまた、ランプハウジング２に放熱フィン１０、１０、・・・が設けられ、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の間に放熱空間５０が形成されている。

従って、突状部１１に伝達された熱が放熱フィン１０、１０、・・・に伝達され難いと共に突状部１１に伝達された熱が放熱空間５０から放出され易く、制御基板２５において発生した熱が発光素子２３において発生した熱に関する放熱性に影響を及ぼし難いと共に制御基板２５において発生した熱に関する高い放熱性を確保することができる。

また、放熱空間５０が形成されていることにより、放熱フィン１０、１０、・・・間に侵入した雨滴等の水分が放熱空間５０を通って流動され易く、ランプハウジング２における水分の滞留を防止することができる。

加えて、放熱フィン１０、１０、・・・の厚み方向が放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向に直交する方向にされている。

従って、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が上下方向になったときに熱が放熱フィン１０、１０、・・・に沿って上方へ移動され易く、放熱フィン１０、１０、・・・と突状部１１の並び方向が左右方向になったときに熱が放熱空間５０を通って上方へ流動され易く、車輌用照明装置１の向きに拘わらず高い放熱性能を確保することができる。

尚、車輌用照明装置１にあっては、放熱フィン１０、１０、・・・がランプハウジング２に一体に形成され発光素子２３と制御基板２５において発生する熱がランプハウジング２から放出される構成にされている。

従って、発光素子２３と制御基板２５において発生する熱をランプハウジング２に伝達するためのヒートシンクを外筐５の配置空間６に配置する必要がなく、ヒートシンクが不要であると共にヒートシンクをランプハウジング２に取り付ける作業も必要なく、車輌用照明装置１における部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができる。

１…車輌用照明装置、２…ランプハウジング、７…ベース部、９…配置用突部、１０…放熱フィン、１１…突状部、１１ａ…内部空間、１４…先端面部、１４ａ…先端面、１５…周面部、１６…外周面、１６ｂ…曲面、２３…発光素子、２５…制御基板、２６…封止樹脂、５０…放熱空間

Claims

ヒートシンクとして機能するランプハウジングと、
前記ランプハウジングに配置された発光素子と、
前記発光素子を制御する制御基板とを備え、
前記ランプハウジングは、前後方向を向く略平板状のベース部と、前記ベース部の上下方向における中央部から前方に突出され前記発光素子が配置される配置用突部と、前記ベース部の上下方向における中央部から後方に突出された放熱フィンと、前記ベース部の略下半部から後方に突出され内部空間が形成された突状部とを有し、
前記内部空間に前記制御基板の少なくとも一部が配置された
車輌用照明装置。
前記内部空間に熱伝導性を有する封止樹脂が充填され、
前記制御基板の少なくとも一部が前記封止樹脂に封止された
請求項１に記載の車輌用照明装置。
前記放熱フィンは左右に離隔して設けられ、
前記放熱フィンと前記突状部の間に放熱空間が形成された
請求項１又は請求項２に記載の車輌用照明装置。
前記放熱フィンの厚み方向が前記放熱フィンと前記突状部の並び方向に直交する方向にされた
請求項３に記載の車輌用照明装置。
前記突状部は前後方向を向く先端面部と前記先端面部の外周縁から前方に突出された周面部とを有すると共に、突出方向における端面である先端面と前記先端面の外周に連続された外周面とを有し、
前記外周面は前記放熱フィンの厚み方向における両端部が両端に行くに従って前記放熱フィンから離隔する曲面に形成された
請求項３又は請求項４に記載の車輌用照明装置。