車両前照灯，照明装置及びその放熱部材
【課題】 本発明は、高い放熱性能を備え、容易に且つ低コストで構成され得るようにした放熱部材そして車両前照灯及び照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＬＥＤ光源１１の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板１１ａが熱的に接続される基台部１５ａと、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィン１５ｂから成るＬＥＤ光源用の放熱部材１５であって、上記基台部１５ａと各放熱フィン１５ｂが互いに別体に構成されており、上記基台部１５ａが、鍛造または鋳造により形成されていて、上記各放熱フィン１５ｂが、薄板材料から曲げ加工により形成されるように、放熱部材１５を構成する。
【解決手段】 ＬＥＤ光源１１の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板１１ａが熱的に接続される基台部１５ａと、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィン１５ｂから成るＬＥＤ光源用の放熱部材１５であって、上記基台部１５ａと各放熱フィン１５ｂが互いに別体に構成されており、上記基台部１５ａが、鍛造または鋳造により形成されていて、上記各放熱フィン１５ｂが、薄板材料から曲げ加工により形成されるように、放熱部材１５を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤ素子を使用したＬＥＤ光源を備えた車両前照灯及び照明装置と、そのＬＥＤ光源を放熱するための放熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色ＬＥＤの高出力化，高輝度化に伴って、ＬＥＤランプの利用範囲が表示灯から照明装置へと拡大しつつあり、車両用灯具においても、より大光量が要求される車両前照灯への白色ＬＥＤの利用が検討されている。
このような白色ＬＥＤは、一般的には、例えば青色ＬＥＤチップ（ＩｎＧａＮ）と、例えばＹＡＧ等の青色光に励起されて黄色光に波長変換する蛍光体との組合せにより、これらの青色光と黄色光の混色によって、擬似的に白色光を得るようにしている。
また、青色ＬＥＤチップと、緑色及び赤色または橙色の蛍光体との組合せによる白色ＬＥＤや、紫外ＬＥＤチップと、ＲＧＢ蛍光体との組合せによる白色ＬＥＤも既に開発されている。
【０００３】
白色ＬＥＤにより車両前照灯に必要な光量，光度を実現するためには、高出力型の白色ＬＥＤを使用して、一つのＬＥＤチップあたり、１Ｗ〜５Ｗ程度の電力を投入する必要がある。そして、投入電力のうち、８０〜９０％程度が熱に変換されるため、ＬＥＤチップは非常に熱密度の高い状態となり、通常２００℃を超える高温になってしまう。
【０００４】
ところで、白色ＬＥＤは、温度上昇に伴って発光効率が低下する。これにより、その寿命が短くなってしまうという特性を有している。このため、高出力型の白色ＬＥＤを使用する際には、ＬＥＤチップ接合部の所謂ジャンクション温度を１００℃以下の温度に抑制することが望ましい。
従って、白色ＬＥＤを車両前照灯の光源として使用する場合、発生する熱を拡散させ、効率良く放熱することにより、ジャンクション温度及び蛍光体温度を低下させる必要がある。
【０００５】
これに対して、車両前照灯として使用する場合には、車両前照灯は自動車のエンジンルーム内に設置されることから、周囲にエンジンやバッテリ等の発熱源が多く、エンジンルーム内の温度は常に例えば７０℃〜９０℃程度の高温になっている。従って、高出力型の白色ＬＥＤを使用するために良好な環境とはいいがたい。
このため、エンジンルーム内でも比較的低温で利用できるようにした、放熱機構を備えた車両前照灯が知られている。
【０００６】
このような車両前照灯は、例えば図１７に示すように、構成されている。
図１７において、車両前照灯１は、ＬＥＤ光源２と、反射面３と、投影レンズ４と、シャッタ５と、を含んでいる。
【０００７】
上記ＬＥＤ光源２は、基板２ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２ｂを備えており、基板２ａの後方（図１７にて右方）の領域が反射面３に対して支持されている。
そして、各ＬＥＤ２ｂは、その光軸が、光出射方向後方に向かって斜め上に向くように、配置されている。
さらに、上記ＬＥＤ光源２は、その基板２ａが、放熱部材２ｃに対して熱的に接続されるように、取り付けられている。
【０００８】
ここで、上記放熱部材２ｃは、図１８に示すように、例えば多数の放熱フィン２ｄを備えたヒートシンク等として構成されている。
そして、このような放熱部材２ｃは、通常、アルミダイカスト等の鋳造や押し出し成形により、形成されている。
【０００９】
上記反射面３は、ＬＥＤ光源２の発光点付近を第一焦点（後側の焦点）Ｆ１とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
ここで、楕円系反射面は、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした自由曲面を含むものである。
【００１０】
上記投影レンズ４は、凸レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
これにより、上記投影レンズ４は、反射面３から光照射方向前方に向かって進む反射光を集光し、光照射方向前方に向かって投影するようになっている。
【００１１】
上記シャッタ５は、遮光性材料から構成されており、その上端５ａが、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
【００１２】
このような構成の車両前照灯１によれば、ＬＥＤ光源２に対して外部から給電されることにより、各ＬＥＤ２ｂが駆動され、発光する。
そして、各ＬＥＤ２ｂから出射した光は、反射面３で反射して、反射面３の第二の焦点Ｆ２に向かって進み、投影レンズ４により集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、シャッタ５により光の一部が遮断されることにより、カットオフラインが形成され、すれ違いビームの配光パターンが形成されるようになっている。
【００１３】
この場合、ＬＥＤ光源２の個々のＬＥＤ２ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤ光源２から上記放熱部材２ｃに伝達され、この放熱部材２ｃから周囲を流れる空気流により放熱され、放熱部材２ｃそしてＬＥＤ光源２が空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤ光源２の各ＬＥＤ２ｂが比較的低温、例えば９５℃程度に維持され得るので、各ＬＥＤ２ｂが比較的高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を前方に向かって出射するようになっている。
【００１４】
また、複数のＬＥＤランプユニットを備えた車両前照灯も知られており、例えば図１９に示すように構成されている。
図１９において、車両前照灯６は、前面が開放した樹脂製の筐体６ａと、この筐体６ａ内に設けられたＬＥＤランプユニット７，８と、筐体６ａの前面を覆うように筐体６ａに取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ６ｂと、から構成されている。
【００１５】
上記ＬＥＤランプユニット７は、実装基板７ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ７ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材７ｃに対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット７は、各ＬＥＤ７ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面７ｄと、投影レンズ７ｅと、シャッタ７ｆと、を備えている。
ここで、上記反射面７ｄ，投影レンズ７ｅ及びシャッタ７ｆは、それぞれ前述した反射面３，投影レンズ４及びシャッタ５と同様に構成され、配置されている。
【００１６】
また、上記ＬＥＤランプユニット８は、実装基板８ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ８ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材８ｃに対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット８は、各ＬＥＤ８ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面８ｄを備えている。
ここで、上記反射面８ｄは、放物面系反射面とて構成されており、その焦点位置付近にＬＥＤ８ｂが配置されている。
【００１７】
上記放熱部材７ｃ，８ｃは、前述した放熱部材２ｃと同様にして、多数の放熱フィンを備えたヒートシンク構造を有している。
【００１８】
このような構成の車両前照灯６によれば、ＬＥＤランプユニット７，８に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット７，８の各ＬＥＤ７ｂ，８ｂが駆動され、発光する。
そして、上記ＬＥＤランプユニット７，８から出射した光が、上記前面レンズ６ｂを介して前方に向かって照射される。
【００１９】
この場合、ＬＥＤランプユニット７，８内の個々のＬＥＤ７ｂ，８ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤランプユニット７，８から上記放熱部材７ｃ，８ｃに伝達され、この放熱部材７ｃ，８ｃから筐体２内を流れる空気流に放熱され、放熱部材７ｃ，８ｃそしてＬＥＤ７ｂ，８ｂが空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤランプユニット７，８内の個々のＬＥＤ７ｂ，８ｂが比較的低温、例えば９５℃程度に維持され得るので、各ＬＥＤ７ｂ，８ｂが比較的高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を前方に向かって出射するようになっている。
【００２０】
これに対して、特許文献１には、ハウジング内にて、ＬＥＤが実装される基板の裏面を放熱面として構成し、これらの放熱面に放熱フィンを備えた車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、ＬＥＤで発生した熱は、基板の放熱面から放熱フィンを介してハウジング内に放熱されるようになっている。
【００２１】
また、特許文献２には、ハウジングの少なくとも一部に設けられた放熱部と、ハウジング内のＬＥＤ光源とをヒートパイプで熱的に接続した車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、ＬＥＤで発生した熱は、ヒートパイプを介して放熱部に伝達され、この放熱部から外部に放熱されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１５００３６号
【特許文献２】特開２００６−１６４９６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、このようなＬＥＤ光源を使用した車両前照灯においては、例えば図１９に示すように、複数個のＬＥＤランプユニット７，８を使用することによって、光学制御部を小型化することができる。このため、通常のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）光源等を利用した車両用灯具と比較して、灯体の薄型化や、多様な灯体デザインの要求に対応することができる。 また、白色ＬＥＤからの光には、赤外光成分が含まれていないことから、輻射による熱伝達が他の種類の光源と比較して極めて小さい。従って、反射面（リフレクタ）やレンズ等の光学部品を樹脂化することが可能であり、灯具全体の軽量化やコスト低減が容易に実現可能である。
【００２３】
しかしながら、上記の灯具にあってはＬＥＤ光源のための放熱構造が必要となる。
このような放熱構造は、一般的にはヒートシンク構造の放熱部材により構成されており、以下のような条件、即ち高い放熱性能を維持しながら小型軽量であること、多様なデザインに対応できる柔軟な設計の自由度を有すること、光学性能を成立させるだけの寸法精度があること、そして低コストで製造できること、という条件を満たす必要があった。
【００２４】
これに対して、ヒートシンク構造の放熱部材は、前述したように、一般的には鋳造や押し出し成形によって形成された放熱フィンを有している。
【００２５】
従って、例えばアルミダイカストによる鋳造の場合には、低コストで自由度の高い形状を得ることが可能である。しかしながら、鋳造時の材料（主としてアルミニウム）の粘性に基づく湯流れや離型性の問題があるため、形状的な制約が多かった。特に、放熱性能を左右する最も重要な放熱フィンの長さ及び厚さに対する制約が大きく、長さについては４０〜５０ｍｍ程度、厚さについては１．０ｍｍ程度の限界があった。
【００２６】
さらに、鋳造のアルミヒートシンクでは、アルミニウム材料の種類に関する制約も大きく、例えば熱伝導率の高いＡ１０００系，Ａ６０００系の材料の利用ができないことから、不純物が多く、熱伝導率が純アルミニウムの半分以下であるＡＤＣ１２という種類のアルミニウム材料が一般的に使用されている。このため、放熱部材の放熱性能が低下してしまう。
これに対して、最近では、熱伝導率が高い鋳造可能なアルミニウム材料も開発されているが、このような材料は、まだ材料コストが高く、しかも材料粘性が高いことから、形状に関する制約が大きすぎるため、放熱部材としての利用は進んでいない。
【００２７】
また、押し出し成形の場合には、形状の自由度が小さく、例えば図１９に示すような放熱部材７ｃ，８ｃのような場合には、光源としてのＬＥＤランプユニット７，８を取り付けるための複雑な形状を、切削等による後加工により形成する必要があり、製造コストが増大してしまう。さらに、鋳造の場合と同様に、放熱フィンの長さや厚さに制約があることから、筐体内の限られたスペース内において、所望の放熱性能を得たり、軽量化を図ることが困難であった。
【００２８】
さらに、放熱部材を鍛造により形成する方法もあるが、鋳造や押し出し成形の場合と同様にして、材料や、放熱フィンの長さ，厚さに制約があるため、放熱性能が鋳造の場合と同程度になってしまう。
【００２９】
これに対して、特許文献１による車両用灯具においては、同様にＬＥＤが実装される基板の裏面に対して、複数個の別体の放熱フィンを取り付けることにより、ＬＥＤで発生する熱を放熱フィンを介して放熱するようになっているが、放熱フィンは、単に板状の放熱フィンを複数枚並べた構成になっており、上述した車両前照灯１，６における放熱部材の放熱フィンと同様の放熱性能を得られるにすぎず、できるだけ高い放熱性能を得るようには構成されていない。
【００３０】
また、特許文献２による車両用灯具においては、ＬＥＤで発生する熱をヒートパイプを介して筐体の少なくとも一部を構成する放熱部に伝達して、外部に放熱することにより、ＬＥＤから放熱部への熱伝達性を高めるようになっているが、放熱部自体の放熱性能を高めるようには構成されていない。
【００３１】
本発明は、以上の点から、高い放熱性能を備え、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、放熱部材そして車両前照灯及び照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的は、本発明によれば、ＬＥＤ光源の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板が熱的に接続される基台部と、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィンから成るＬＥＤ光源用の放熱部材であって、上記基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成されており、上記基台部が、鍛造または鋳造により形成されていて、上記各放熱フィンが、薄板材料から曲げ加工により形成されていることを特徴とする、放熱部材により、達成される。
【００３３】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部と各放熱フィンがロウ付けにより互いに接合されている。
【００３４】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さを有している。
【００３５】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる厚さを有している。
【００３６】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有している。
【００３７】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えている。
【００３８】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部の一部が、他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜している。
【００３９】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、ＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜している。
【００４０】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成る。
【００４１】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有している。
【００４２】
また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、光照射方向前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる車両前照灯において、上記放熱部材が、上述した何れかの構成による放熱部材であることを特徴とする、車両前照灯により、達成される。
【００４３】
さらに、上記目的は、本発明の第三の構成によれば、光照射方向に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる照明装置において、上記放熱部材が、上述した何れかの構成による放熱部材であることを特徴とする、照明装置により、達成される。
【発明の効果】
【００４４】
上記構成によれば、上記放熱部材の基台部に対してＬＥＤ光源が熱的に接続された状態にて、ＬＥＤ光源に対して外部から給電が行なわれることにより、ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤが駆動され、発光する。そして、ＬＥＤ光源から光照射方向に対して出射することになる。
上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤで発生した熱は、ＬＥＤ光源の基板から放熱部材の基台部を介して放熱フィンに伝達され、放熱フィンから放熱される。これにより、上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤが冷却され、各ＬＥＤのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下される。これにより、各ＬＥＤの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００４５】
この場合、上記放熱部材の基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成され、好ましくは互いにロウ付けにより接合されており、上記基台部が鍛造または鋳造により形成される。これにより、上記基台部に関しては、低コストで自由度の高い形状が得られることになる。
【００４６】
また、上記放熱フィンが薄板材料から曲げ加工により形成される。これにより、上記放熱フィンに関しては、従来の鍛造または鋳造による放熱フィンの場合と比較して、長さや厚さが制約されるようなことはなく、所望の長さ及び厚さの放熱フィンが容易に形成され、放熱効率が向上する。
このようにして、本発明による放熱部材によれば、高い放熱性能を備えることができる。また本発明による放熱部材は、軽量化がなされ、多様なデザインに対応可能であり、また光学性能を成立させ得るだけの寸法精度が確保され得、さらに低コストで製造され得ることになる。
【００４７】
さらに、例えば基台部を共通部品化して、フィン形状の異なる複数種類の放熱フィンを用意しておくことにより、適宜の種類の放熱フィンを基台部と組み合わせることにより、異なる車種のための車両前照灯を構成することができる。
従って、共通部品化によって、多車種への展開が可能になるので、放熱部材のコストが低減され得ることになる。
【００４８】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さまたは厚さを有し、または各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有している場合には、例えば車両前照灯の灯体内のような限られた形状の空間内に収容する場合に、この空間を有効に利用して、高い放熱性能が得られることになる。
【００４９】
上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えている場合には、基台部に設けられた第二の放熱フィンを介しても放熱が行なわれることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００５０】
上記基台部の一部が他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜している場合、または上記基台部がＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜している場合には、放熱フィンの間の間隙が上方に向かって斜めに延びることになり、放熱フィンの放熱による空気の自然対流に関して煙突効果が得られることになり、この煙突効果によって放熱性能が向上することになる。
【００５１】
上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成る場合には、各放熱フィンがそれぞれ高い熱伝導効果を備えることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００５２】
上記基台部が液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有している場合には、基台部を例えばベーパチャンバやヒートパイプ等を利用して構成することによって、基台部自体の放熱性能がより一層向上することになる。
【００５３】
さらに、本発明の第二及び第三の構成によれば、上述した放熱部材を備えることにより、放熱性能の高く、しかも全体として小型軽量化され得る車両前照灯及び照明装置が構成され得ることになる。
【００５４】
従って、例えば図１７に示した放熱部材と同様の放熱性能を得るためには、放熱部材は、２／３〜１／２程度まで軽量化することができ、放熱部材そして車両前照灯や照明装置が軽量化され得る。また、同じ大きさの放熱部材では、従来の１．１倍〜１．３倍程度の放熱性能を得ることができる。
【００５５】
このようにして、本発明によれば、高い放熱性能を備えた、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、放熱部材そして車両前照灯及び照明装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１６を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００５７】
［実施例１］
図１は、本発明による放熱部材を備えた車両前照灯の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、ＬＥＤ光源１１と、反射面１２と、投影レンズ１３と、シャッタ１４と、放熱部材１５と、を含んでいる。
【００５８】
上記ＬＥＤ光源１１は、基板１１ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ１１ｂを備えており、基板１１ａの後方（図１にて右方）の領域が反射面１２に対して支持されている。
そして、各ＬＥＤ１１ｂは、その光軸が、光出射方向後方に向かって斜め上に向くように、基板１１ａが後方で下がるように所定の傾斜角で傾斜して配置されている。この傾斜角は、好ましくは２０度以上の角度に選定されている。
さらに、上記ＬＥＤ光源１１は、その基板１１ａが、放熱部材１５に対して熱的に接続されるように、取り付けられている。
【００５９】
上記反射面１２は、ＬＥＤ光源１１の発光点付近を第一焦点（後側の焦点）Ｆ１とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
ここで、楕円系反射面は、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした自由曲面を含むものである。
【００６０】
上記投影レンズ１３は、凸レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
これにより、上記投影レンズ１３は、反射面１２から光照射方向前方に向かって進む反射光を集光し、光照射方向前方に向かって投影するようになっている。
【００６１】
上記シャッタ１４は、遮光性材料から構成されており、その上端１４ａが、上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
【００６２】
上記放熱部材１５は、図２に示すように、基台部１５ａと、複数個の放熱フィン１５ｂと、から構成されており、上述したＬＥＤ光源１１の基板１１ａの傾斜に従って、同様に傾斜して配置されている。
これらの基台部１５ａ及び各放熱フィン１５ｂは、互いに別体に構成されており、ロウ付けにより互いに熱的に接続されている。
【００６３】
上記基台部１５ａは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から、例えば鋳造または鍛造により形成されている。
これにより、上記基台部１５ａは、容易に、低コストで自由度の高い形状を備えることが可能になる。この場合、放熱フィン１５ｂが別体であることから、上記基台部１５ａは、特に鋳造の際の材料の粘性に基づく湯流れ，離型性等の問題により形状が制約されるようなことはなく、また熱伝導率の高いアルミニウムであるＡ１０００系やＡ６０００系の材料を使用することができる。従って、高い放熱性能が得られることになる。
【００６４】
上記放熱フィン１５ｂは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い薄板材料から曲げ加工により形成されている。
これにより、上記放熱フィン１５ｂは、その長さ，厚さや高さ、そして間隔が任意に選定され得る。これにより、高い放熱性能を容易に得ることが可能である。
【００６５】
上記放熱フィン１５ｂは、図１及び図２においては、その長さ方向（図２にて矢印Ａ方向）に関して、三分割されており、各部１５ｃ，１５ｄ，１５ｅが、それぞれ高さ方向（図２にて矢印Ｂ方向）に異なる寸法を有している。
尚、上記放熱フィン１５ｂは、図１７に示した従来の車両前照灯１における放熱部材と同様に、図３に示すように、全体が同じ高さを有するように形成されていてもよい。
【００６６】
このような構成の車両前照灯１０によれば、ＬＥＤ光源１１に対して外部から給電されることにより、各ＬＥＤ１１ｂが駆動され、発光する。
各ＬＥＤ１１ｂから出射した光は、反射面１２で反射して、反射面１２の第二の焦点Ｆ２に向かって進み、投影レンズ１３により集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、シャッタ１４により光の一部が遮断されることにより、カットオフラインが形成され、すれ違いビームの配光パターンが形成されるようになっている。
【００６７】
この場合、ＬＥＤ光源１１の個々のＬＥＤ１１ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤ光源１１から上記放熱部材１５の基台部１５ａに伝達され、この基台部１５ａから各放熱フィン１５ｂに伝達され、これらの放熱フィン１５ｂから、周囲を流れる空気流に放熱され、放熱部材１５そしてＬＥＤ光源１１が空冷される。これにより、各ＬＥＤ１１ｂのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下するので、各ＬＥＤ１１ｂの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００６８】
その際、上記放熱部材１５の個々の放熱フィン１５ｂは、基台部１５ａと別体に薄板材料の曲げ加工により形成されている。これにより、所望の長さ，厚さや高さそして間隔を備えることができ、より高い放熱性能を備えることになる。
また、上記放熱フィン１５ｂは、ＬＥＤ光源１１の基板１１ａの傾斜に対応して傾斜して配置されている。このため、各放熱フィン１５ｂの間に画成されるダクトも同様に傾斜して配置されることになる。これにより、個々のダクト内で放熱フィン１５ｂからの放射熱により加熱された空気が自然対流により流れるとき、煙突効果によって、高い放熱性能が得られることになる。
従って、上記ＬＥＤ光源１１の各ＬＥＤ１１ｂが、比較的低温、例えば９５℃程度に確実に維持され得る。これにより、各ＬＥＤ１１ｂが高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を光照射方向前方に向かって出射することができる。
【００６９】
［実施例２］
図４は、本発明による放熱部材を備えた車両前照灯の第二の実施形態の構成を示している。
図４において、車両前照灯２０は、前面が開放した樹脂製の筐体２１と、この筐体２１内に設けられたＬＥＤ光源としてのＬＥＤランプユニット２２，２３と、筐体２１の前面を覆うように筐体２１に取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ２４と、放熱部材２５，２６と、を含んでいる。
【００７０】
上記ＬＥＤランプユニット２２は、実装基板２２ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２２ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材２５に対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット２２は、各ＬＥＤ２２ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面２２ｄと、投影レンズ２２ｅと、シャッタ２２ｆと、を備えている。
ここで、上記反射面２２ｄ，投影レンズ２２ｅ及びシャッタ２２ｆは、それぞれ前述した反射面１２，投影レンズ１３及びシャッタ１４と同様に構成され、配置されている。
【００７１】
また、上記ＬＥＤランプユニット２３は、実装基板２３ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２２ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材２６に対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット２３は、各ＬＥＤ２３ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面２３ｄを備えている。
ここで、上記反射面２３ｄは、放物面系反射面として構成されており、その焦点位置付近にＬＥＤ２３ｂが配置されている。
【００７２】
上記放熱部材２５，２６は、前述した放熱部材１５と同様にして、それぞれ図５に示すように、基台部２５ａ，２６ａと、この基台部２５ａ，２６ａと別体に形成され、対応する基台部２５ａ，２６ａに対してロウ付けにより熱的に接続された複数の放熱フィン２５ｂ，２６ｂと、から構成されている。
【００７３】
この場合も前述した放熱部材１５ａ，１６ａと同様にして、上記基台部２５ａ，２６ａは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から、例えば鋳造または鍛造により形成されており、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い薄板材料から曲げ加工により形成されている。
従って、上記基台部２５ａ，２６ａは、容易に、低コストで自由度の高い形状を備える。また、これにより、高い放熱性能を備えることになる。また、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、その長さや厚さ、そして間隔が任意に選定され得る。これにより、高い放熱性能を容易に得ることが可能である。
【００７４】
この場合、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、それぞれ図４及び図５に示すように、その長さ方向（図５にて矢印Ａ方向）に関して、二分割されており、各部２５ｃ，２５ｄ及び２６ｃ，２６ｄが、それぞれ高さ方向（図５にて矢印Ｂ方向）に異なる寸法を有している。
尚、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、図１７に示した従来の車両前照灯１における放熱部材と同様に、図６に示すように、全体が同じ高さを有するように形成されていてもよい。
さらに、上記放熱部材２６の基台部２６ａは、そのＬＥＤランプユニット２３の実装基板２３ａが取り付けられる部分の裏側に、第二の放熱フィン２６ｅを備えている。
この第二の放熱フィン２６ｅは、基台部２６ａの鋳造または鍛造による製造の際に、同時に形成されるようになっている。
【００７５】
このような構成の車両前照灯２０によれば、ＬＥＤランプユニット２２，２３に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット２２，２３の各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが駆動され、発光する。
上記ＬＥＤランプユニット２２，２３から出射した光が、上記前面レンズ２４を介して光照射方向前方に向かって照射される。
【００７６】
この場合、ＬＥＤランプユニット２２，２３内の個々のＬＥＤ２２ｂ，２３ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤランプユニット２２，２３から上記放熱部材２５，２６の基台部２５ａ，２６ａに伝達され、この基台部２５ａ，２６ａから各放熱フィン２５ｂ，２６ｂ，２６ｅに伝達され、これらの放熱フィン２５ｂ，２６ｂから周囲を流れる空気流に放熱され、空気の自然対流の煙突効果によって、放熱部材２５，２６そしてＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤランプユニット２２，２３内の個々のＬＥＤ２２ｂ，２３ｂのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下する。これにより、各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００７７】
その際、上記放熱部材２５，２６の個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、基台部２５ａ，２６ａと別体に薄板材料の曲げ加工により形成されている。このため、所望の長さ，高さや厚さそして間隔を備えることになり、より高い放熱性能を備えている。
例えば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、その厚さを例えば０．１ｍｍ程度まで薄くすることができる。これにより、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの枚数を増大させることができ、容易に放熱性能を高めることが可能である。
【００７８】
さらに、放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、折り加工により形成される。このため、その基台部２５ａ，２６ａとは反対側の先端にて、一つおきに、放熱フィン２５ｂ，２６ｂを連結するブリッジ部が形成されることになり、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの表面積がより増大することにより、放熱性能が高められ得る。
また、車両前照灯２０の筐体２１の形状に合わせて、放熱フィン２５ｂ，２６ｂを部分的に異なる高さに設定することができる。このため、筐体２１内における放熱フィン２５ｂ，２６ｂのレイアウトに関して、自由度が大きくなる。
従って、上記ＬＥＤランプユニット２２，２３の各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが、比較的低温、例えば９５℃程度に確実に維持され得る。これにより、各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を光照射方向前方に向かって出射することができる。
【００７９】
上述した車両前照灯２０において、下方のＬＥＤランプユニット２３に取り付けられる放熱部材２６については、基台部２６ａが水平方向即ち車両前照灯の光軸方向に対して傾斜して固定保持されていることにより、放熱フィン２６ｂによる空気通路が水平方向から２０度以上傾斜して、図示の場合にはほぼ垂直方向に延びている。これにより、図５にて矢印Ｃで示すように、自然対流による煙突効果が生ずることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
また、上記放熱部材２６は、その基台部２６ａの表面に、さらに第二の放熱フィン２６ｅを備えている。この放熱フィン２６ｅは、基台部２６ａが鋳造または鍛造等により形成される際に、同時に形成される。
これにより、放熱部材２６による放熱性能がより一層高められることになる。
【００８０】
さらに、上述した車両前照灯２０においては、放熱フィン２５ｂ，２６ｂが二分割され、段状に配置されていることから、その段差の領域にて、放熱フィン２５ｂ，２６ｂからの空気が、図５にて矢印で示すように、段階的に外部に放出される。
従って、放熱部材２５，２６の基台部２５ａ，２６ａの全体がより均一に放熱されることになり、基台部２５ａ，２６ａ全体における温度分布がより均一になる。
【００８１】
図７及び図８は、上述した車両前照灯２０における放熱部材２５，２６の第一の変形例の構成を示している。
図７において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが、長さ方向に関して二分割されており、各分割部分が、互いに横方向に、個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間隔の半分程度だけずれて配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、一般的には図９（Ａ）に示すように、煙突効果によって所謂層流となるが、上述したように上下の分割部分が互いにずれる。このため、図９（Ｂ）に示すように、上下の分割部分の境界付近にて、乱流となる。
これにより、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの表面に接触する空気が増大することになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００８２】
図１０は、上述した車両前照灯２０における放熱部材２５，２６の第一の変形例の構成を示している。
図１０において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが、長さ方向に関して二分割されており、分割された上方部分が、上に向かって斜め左に所定の傾斜角で傾斜するように、配置されている。この場合、上記傾斜角は、好ましくは２０度以上の角度に選定されている。
【００８３】
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、一般的には図９（Ａ）に示すように、煙突効果により上方に向って流れる空気流が、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの上方部分の傾斜に従って、横方向に誘導されることになる。
これにより、放熱部材２５，２６の放熱方向を制御することができる。これにより、熱の発生源であるＬＥＤ光源が複数個配置されている場合に、各ＬＥＤ光源の相互の熱的影響が抑制され得ることになる。
【００８４】
図１１及び図１２は、図４に示した車両前照灯２０におけるＬＥＤランプユニット２３のための放熱部材２６の変形例を示している。
図１１及び図１２において、放熱部材２６は、その放熱フィン２６ｂが、長さ方向に関して三分割されており、各部が、それぞれ高さ方向に異なる寸法を有することにより、階段状の外形を備えている。
【００８５】
このような階段状の外形を備えることによって、ＬＥＤランプユニット２２の放熱部材２５の下方の比較的狭い空間内において、放熱部材２６は、できるだけ大きな放熱面を備えた放熱フィン２６ｂを有することになり、より高い放熱性能を得ることができる。
【００８６】
上述した車両前照灯１０及び２０においては、放熱部材１５，２５，２６の基台部１５ａ，２５ａ，２６ａが、水平方向に対して傾斜して配置されていることにより、各放熱部材１５ｂ，２５ｂ，２６ｂの間に画成されるダクトが傾斜して配置される。これにより、この傾斜による空気の自然対流による煙突効果が生じて、放熱性能が向上するようになっている。
このようなダクト傾斜による放熱性能を、シミュレーションにより、図３による放熱部材１５の基台部１５ａの傾斜角を種々に変更した場合について実験したところ、図１３に示すような結果が得られた。
即ち、基台部の傾斜角を０度，２０度，４５度，９０度と変化させた場合に、ＬＥＤ光源直下，基台部１５ａ，放熱フィン１５ｂ及び放熱部材１５の上方の空気の温度は、図１３にそれぞれ符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で示すように、傾斜角が大きいほど放熱性能による冷却効果が大きいことが分かった。
即ち、傾斜角２０度で約３％，傾斜角４５度で約５％そして傾斜角９０度で約１０％だけ、放熱性能が向上することが確認できた。
【００８７】
図１４は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１４において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して二分割されており、各分割部分が、互いに横方向に、個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間隔だけずれて配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、上下の分割部分の境界付近にて、各放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間のダクトのうち、下方の最も左のダクトを流れる空気が外部に放出される。また、上方の最も右のダクトを流れる空気が外部から取り込まれることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００８８】
図１５は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１５において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して三分割されており、各分割部分のうち、中央部分が、下方に向かって左方に傾斜することにより、下方部分の上端から完全に外れるように、配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、下方部分のダクト上端から放出される空気流が、中央及び上方部分のダクト内に進入せず、また中央部分のダクト内には外部の比較的低温の空気が導入され得ることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００８９】
図１６は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１６において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して三分割されており、各分割部分のうち、中央部分が、上方に向かって左方に傾斜する。このため、上方部分の下端から完全に外れるように、配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、下方部分のダクト上端から放出される空気流が、中央部分のダクトを通って左方に誘導される。このため、上方部分のダクト内に進入せず、また上方部分のダクト内には外部の比較的低温の空気が導入され得ることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００９０】
上述した実施形態においては、ＬＥＤ光源１１またはＬＥＤランプユニット２２，２３を使用した車両前照灯１０，２０について説明したが、これに限らず、ＬＥＤ光源を使用した他のＬＥＤランプ、特に照明装置に関して、そのＬＥＤ光源に対して熱的に接続される放熱部材に本発明を適用し得ることは明らかである。
また、図４に示した車両前照灯２０においては、放熱部材２５，２６は、それぞれＬＥＤランプユニット２２，２３に対して設けられているが、これに限らず、双方のＬＥＤランプユニット２２，２３に対して、共通の一つの放熱部材が設けられていてもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態においては、上記放熱部材１５，２５，２６の基台部１５ａ，２５ａ，２６ａは、例えばアルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から構成されているが、これに限らず、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造、例えばヒートパイプやベーパチャンバ等を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明による放熱部材１５，２５，２６は、それぞれ車両前照灯１０，２０のＬＥＤ光源を放熱するようになっているが、これに限らず、他の種類の車両用灯具やＬＥＤランプ、例えば照明装置のためのＬＥＤ光源を放熱するためにも利用することができる。
【００９３】
このようにして、本発明によれば、高い放熱性能を備え、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、極めて優れた放熱部材そして車両前照灯及び照明装置が提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図３】図２の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明による車両前照灯の第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図５】図４の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図６】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図７】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図８】図７の放熱部材を示す平面図である。
【図９】図７の放熱部材におけるダクト内を流れる空気流を示す説明図である。
【図１０】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図１１】図４の車両前照灯における下方の放熱部材の変形例を示す概略側面図である。
【図１２】図１１の放熱部材を示す概略斜視図である。
【図１３】図３の放熱部材における傾斜角と各部の温度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１５】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１６】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１７】従来のＬＥＤによる車両前照灯の一例の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図１９】従来のＬＥＤによる車両前照灯の他の例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０，２０ 車両前照灯
１１ ＬＥＤ光源
１２ 反射面
１３ 投影レンズ
１４ シャッタ
１５ 放熱部材
１５ａ 基台部
１５ｂ 放熱フィン
２１ 筐体
２２，２３ ＬＥＤランプユニット（ＬＥＤ光源）
２４ 前面レンズ
２５，２６ 放熱部材
２５ａ，２６ａ 基台部
２５ｂ，２６ｂ 放熱フィン
２６ｅ 第二の放熱フィン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤ素子を使用したＬＥＤ光源を備えた車両前照灯及び照明装置と、そのＬＥＤ光源を放熱するための放熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色ＬＥＤの高出力化，高輝度化に伴って、ＬＥＤランプの利用範囲が表示灯から照明装置へと拡大しつつあり、車両用灯具においても、より大光量が要求される車両前照灯への白色ＬＥＤの利用が検討されている。
このような白色ＬＥＤは、一般的には、例えば青色ＬＥＤチップ（ＩｎＧａＮ）と、例えばＹＡＧ等の青色光に励起されて黄色光に波長変換する蛍光体との組合せにより、これらの青色光と黄色光の混色によって、擬似的に白色光を得るようにしている。
また、青色ＬＥＤチップと、緑色及び赤色または橙色の蛍光体との組合せによる白色ＬＥＤや、紫外ＬＥＤチップと、ＲＧＢ蛍光体との組合せによる白色ＬＥＤも既に開発されている。
【０００３】
白色ＬＥＤにより車両前照灯に必要な光量，光度を実現するためには、高出力型の白色ＬＥＤを使用して、一つのＬＥＤチップあたり、１Ｗ〜５Ｗ程度の電力を投入する必要がある。そして、投入電力のうち、８０〜９０％程度が熱に変換されるため、ＬＥＤチップは非常に熱密度の高い状態となり、通常２００℃を超える高温になってしまう。
【０００４】
ところで、白色ＬＥＤは、温度上昇に伴って発光効率が低下する。これにより、その寿命が短くなってしまうという特性を有している。このため、高出力型の白色ＬＥＤを使用する際には、ＬＥＤチップ接合部の所謂ジャンクション温度を１００℃以下の温度に抑制することが望ましい。
従って、白色ＬＥＤを車両前照灯の光源として使用する場合、発生する熱を拡散させ、効率良く放熱することにより、ジャンクション温度及び蛍光体温度を低下させる必要がある。
【０００５】
これに対して、車両前照灯として使用する場合には、車両前照灯は自動車のエンジンルーム内に設置されることから、周囲にエンジンやバッテリ等の発熱源が多く、エンジンルーム内の温度は常に例えば７０℃〜９０℃程度の高温になっている。従って、高出力型の白色ＬＥＤを使用するために良好な環境とはいいがたい。
このため、エンジンルーム内でも比較的低温で利用できるようにした、放熱機構を備えた車両前照灯が知られている。
【０００６】
このような車両前照灯は、例えば図１７に示すように、構成されている。
図１７において、車両前照灯１は、ＬＥＤ光源２と、反射面３と、投影レンズ４と、シャッタ５と、を含んでいる。
【０００７】
上記ＬＥＤ光源２は、基板２ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２ｂを備えており、基板２ａの後方（図１７にて右方）の領域が反射面３に対して支持されている。
そして、各ＬＥＤ２ｂは、その光軸が、光出射方向後方に向かって斜め上に向くように、配置されている。
さらに、上記ＬＥＤ光源２は、その基板２ａが、放熱部材２ｃに対して熱的に接続されるように、取り付けられている。
【０００８】
ここで、上記放熱部材２ｃは、図１８に示すように、例えば多数の放熱フィン２ｄを備えたヒートシンク等として構成されている。
そして、このような放熱部材２ｃは、通常、アルミダイカスト等の鋳造や押し出し成形により、形成されている。
【０００９】
上記反射面３は、ＬＥＤ光源２の発光点付近を第一焦点（後側の焦点）Ｆ１とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
ここで、楕円系反射面は、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした自由曲面を含むものである。
【００１０】
上記投影レンズ４は、凸レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
これにより、上記投影レンズ４は、反射面３から光照射方向前方に向かって進む反射光を集光し、光照射方向前方に向かって投影するようになっている。
【００１１】
上記シャッタ５は、遮光性材料から構成されており、その上端５ａが、上記反射面３の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
【００１２】
このような構成の車両前照灯１によれば、ＬＥＤ光源２に対して外部から給電されることにより、各ＬＥＤ２ｂが駆動され、発光する。
そして、各ＬＥＤ２ｂから出射した光は、反射面３で反射して、反射面３の第二の焦点Ｆ２に向かって進み、投影レンズ４により集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、シャッタ５により光の一部が遮断されることにより、カットオフラインが形成され、すれ違いビームの配光パターンが形成されるようになっている。
【００１３】
この場合、ＬＥＤ光源２の個々のＬＥＤ２ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤ光源２から上記放熱部材２ｃに伝達され、この放熱部材２ｃから周囲を流れる空気流により放熱され、放熱部材２ｃそしてＬＥＤ光源２が空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤ光源２の各ＬＥＤ２ｂが比較的低温、例えば９５℃程度に維持され得るので、各ＬＥＤ２ｂが比較的高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を前方に向かって出射するようになっている。
【００１４】
また、複数のＬＥＤランプユニットを備えた車両前照灯も知られており、例えば図１９に示すように構成されている。
図１９において、車両前照灯６は、前面が開放した樹脂製の筐体６ａと、この筐体６ａ内に設けられたＬＥＤランプユニット７，８と、筐体６ａの前面を覆うように筐体６ａに取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ６ｂと、から構成されている。
【００１５】
上記ＬＥＤランプユニット７は、実装基板７ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ７ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材７ｃに対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット７は、各ＬＥＤ７ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面７ｄと、投影レンズ７ｅと、シャッタ７ｆと、を備えている。
ここで、上記反射面７ｄ，投影レンズ７ｅ及びシャッタ７ｆは、それぞれ前述した反射面３，投影レンズ４及びシャッタ５と同様に構成され、配置されている。
【００１６】
また、上記ＬＥＤランプユニット８は、実装基板８ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ８ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材８ｃに対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット８は、各ＬＥＤ８ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面８ｄを備えている。
ここで、上記反射面８ｄは、放物面系反射面とて構成されており、その焦点位置付近にＬＥＤ８ｂが配置されている。
【００１７】
上記放熱部材７ｃ，８ｃは、前述した放熱部材２ｃと同様にして、多数の放熱フィンを備えたヒートシンク構造を有している。
【００１８】
このような構成の車両前照灯６によれば、ＬＥＤランプユニット７，８に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット７，８の各ＬＥＤ７ｂ，８ｂが駆動され、発光する。
そして、上記ＬＥＤランプユニット７，８から出射した光が、上記前面レンズ６ｂを介して前方に向かって照射される。
【００１９】
この場合、ＬＥＤランプユニット７，８内の個々のＬＥＤ７ｂ，８ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤランプユニット７，８から上記放熱部材７ｃ，８ｃに伝達され、この放熱部材７ｃ，８ｃから筐体２内を流れる空気流に放熱され、放熱部材７ｃ，８ｃそしてＬＥＤ７ｂ，８ｂが空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤランプユニット７，８内の個々のＬＥＤ７ｂ，８ｂが比較的低温、例えば９５℃程度に維持され得るので、各ＬＥＤ７ｂ，８ｂが比較的高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を前方に向かって出射するようになっている。
【００２０】
これに対して、特許文献１には、ハウジング内にて、ＬＥＤが実装される基板の裏面を放熱面として構成し、これらの放熱面に放熱フィンを備えた車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、ＬＥＤで発生した熱は、基板の放熱面から放熱フィンを介してハウジング内に放熱されるようになっている。
【００２１】
また、特許文献２には、ハウジングの少なくとも一部に設けられた放熱部と、ハウジング内のＬＥＤ光源とをヒートパイプで熱的に接続した車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、ＬＥＤで発生した熱は、ヒートパイプを介して放熱部に伝達され、この放熱部から外部に放熱されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１５００３６号
【特許文献２】特開２００６−１６４９６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
ところで、このようなＬＥＤ光源を使用した車両前照灯においては、例えば図１９に示すように、複数個のＬＥＤランプユニット７，８を使用することによって、光学制御部を小型化することができる。このため、通常のＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）光源等を利用した車両用灯具と比較して、灯体の薄型化や、多様な灯体デザインの要求に対応することができる。 また、白色ＬＥＤからの光には、赤外光成分が含まれていないことから、輻射による熱伝達が他の種類の光源と比較して極めて小さい。従って、反射面（リフレクタ）やレンズ等の光学部品を樹脂化することが可能であり、灯具全体の軽量化やコスト低減が容易に実現可能である。
【００２３】
しかしながら、上記の灯具にあってはＬＥＤ光源のための放熱構造が必要となる。
このような放熱構造は、一般的にはヒートシンク構造の放熱部材により構成されており、以下のような条件、即ち高い放熱性能を維持しながら小型軽量であること、多様なデザインに対応できる柔軟な設計の自由度を有すること、光学性能を成立させるだけの寸法精度があること、そして低コストで製造できること、という条件を満たす必要があった。
【００２４】
これに対して、ヒートシンク構造の放熱部材は、前述したように、一般的には鋳造や押し出し成形によって形成された放熱フィンを有している。
【００２５】
従って、例えばアルミダイカストによる鋳造の場合には、低コストで自由度の高い形状を得ることが可能である。しかしながら、鋳造時の材料（主としてアルミニウム）の粘性に基づく湯流れや離型性の問題があるため、形状的な制約が多かった。特に、放熱性能を左右する最も重要な放熱フィンの長さ及び厚さに対する制約が大きく、長さについては４０〜５０ｍｍ程度、厚さについては１．０ｍｍ程度の限界があった。
【００２６】
さらに、鋳造のアルミヒートシンクでは、アルミニウム材料の種類に関する制約も大きく、例えば熱伝導率の高いＡ１０００系，Ａ６０００系の材料の利用ができないことから、不純物が多く、熱伝導率が純アルミニウムの半分以下であるＡＤＣ１２という種類のアルミニウム材料が一般的に使用されている。このため、放熱部材の放熱性能が低下してしまう。
これに対して、最近では、熱伝導率が高い鋳造可能なアルミニウム材料も開発されているが、このような材料は、まだ材料コストが高く、しかも材料粘性が高いことから、形状に関する制約が大きすぎるため、放熱部材としての利用は進んでいない。
【００２７】
また、押し出し成形の場合には、形状の自由度が小さく、例えば図１９に示すような放熱部材７ｃ，８ｃのような場合には、光源としてのＬＥＤランプユニット７，８を取り付けるための複雑な形状を、切削等による後加工により形成する必要があり、製造コストが増大してしまう。さらに、鋳造の場合と同様に、放熱フィンの長さや厚さに制約があることから、筐体内の限られたスペース内において、所望の放熱性能を得たり、軽量化を図ることが困難であった。
【００２８】
さらに、放熱部材を鍛造により形成する方法もあるが、鋳造や押し出し成形の場合と同様にして、材料や、放熱フィンの長さ，厚さに制約があるため、放熱性能が鋳造の場合と同程度になってしまう。
【００２９】
これに対して、特許文献１による車両用灯具においては、同様にＬＥＤが実装される基板の裏面に対して、複数個の別体の放熱フィンを取り付けることにより、ＬＥＤで発生する熱を放熱フィンを介して放熱するようになっているが、放熱フィンは、単に板状の放熱フィンを複数枚並べた構成になっており、上述した車両前照灯１，６における放熱部材の放熱フィンと同様の放熱性能を得られるにすぎず、できるだけ高い放熱性能を得るようには構成されていない。
【００３０】
また、特許文献２による車両用灯具においては、ＬＥＤで発生する熱をヒートパイプを介して筐体の少なくとも一部を構成する放熱部に伝達して、外部に放熱することにより、ＬＥＤから放熱部への熱伝達性を高めるようになっているが、放熱部自体の放熱性能を高めるようには構成されていない。
【００３１】
本発明は、以上の点から、高い放熱性能を備え、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、放熱部材そして車両前照灯及び照明装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的は、本発明によれば、ＬＥＤ光源の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板が熱的に接続される基台部と、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィンから成るＬＥＤ光源用の放熱部材であって、上記基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成されており、上記基台部が、鍛造または鋳造により形成されていて、上記各放熱フィンが、薄板材料から曲げ加工により形成されていることを特徴とする、放熱部材により、達成される。
【００３３】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部と各放熱フィンがロウ付けにより互いに接合されている。
【００３４】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さを有している。
【００３５】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる厚さを有している。
【００３６】
本発明による放熱部材は、好ましくは、各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有している。
【００３７】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えている。
【００３８】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部の一部が、他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜している。
【００３９】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、ＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜している。
【００４０】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成る。
【００４１】
本発明による放熱部材は、好ましくは、上記基台部が、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有している。
【００４２】
また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、光照射方向前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる車両前照灯において、上記放熱部材が、上述した何れかの構成による放熱部材であることを特徴とする、車両前照灯により、達成される。
【００４３】
さらに、上記目的は、本発明の第三の構成によれば、光照射方向に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる照明装置において、上記放熱部材が、上述した何れかの構成による放熱部材であることを特徴とする、照明装置により、達成される。
【発明の効果】
【００４４】
上記構成によれば、上記放熱部材の基台部に対してＬＥＤ光源が熱的に接続された状態にて、ＬＥＤ光源に対して外部から給電が行なわれることにより、ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤが駆動され、発光する。そして、ＬＥＤ光源から光照射方向に対して出射することになる。
上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤで発生した熱は、ＬＥＤ光源の基板から放熱部材の基台部を介して放熱フィンに伝達され、放熱フィンから放熱される。これにより、上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤが冷却され、各ＬＥＤのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下される。これにより、各ＬＥＤの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００４５】
この場合、上記放熱部材の基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成され、好ましくは互いにロウ付けにより接合されており、上記基台部が鍛造または鋳造により形成される。これにより、上記基台部に関しては、低コストで自由度の高い形状が得られることになる。
【００４６】
また、上記放熱フィンが薄板材料から曲げ加工により形成される。これにより、上記放熱フィンに関しては、従来の鍛造または鋳造による放熱フィンの場合と比較して、長さや厚さが制約されるようなことはなく、所望の長さ及び厚さの放熱フィンが容易に形成され、放熱効率が向上する。
このようにして、本発明による放熱部材によれば、高い放熱性能を備えることができる。また本発明による放熱部材は、軽量化がなされ、多様なデザインに対応可能であり、また光学性能を成立させ得るだけの寸法精度が確保され得、さらに低コストで製造され得ることになる。
【００４７】
さらに、例えば基台部を共通部品化して、フィン形状の異なる複数種類の放熱フィンを用意しておくことにより、適宜の種類の放熱フィンを基台部と組み合わせることにより、異なる車種のための車両前照灯を構成することができる。
従って、共通部品化によって、多車種への展開が可能になるので、放熱部材のコストが低減され得ることになる。
【００４８】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さまたは厚さを有し、または各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有している場合には、例えば車両前照灯の灯体内のような限られた形状の空間内に収容する場合に、この空間を有効に利用して、高い放熱性能が得られることになる。
【００４９】
上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えている場合には、基台部に設けられた第二の放熱フィンを介しても放熱が行なわれることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００５０】
上記基台部の一部が他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜している場合、または上記基台部がＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜している場合には、放熱フィンの間の間隙が上方に向かって斜めに延びることになり、放熱フィンの放熱による空気の自然対流に関して煙突効果が得られることになり、この煙突効果によって放熱性能が向上することになる。
【００５１】
上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成る場合には、各放熱フィンがそれぞれ高い熱伝導効果を備えることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００５２】
上記基台部が液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有している場合には、基台部を例えばベーパチャンバやヒートパイプ等を利用して構成することによって、基台部自体の放熱性能がより一層向上することになる。
【００５３】
さらに、本発明の第二及び第三の構成によれば、上述した放熱部材を備えることにより、放熱性能の高く、しかも全体として小型軽量化され得る車両前照灯及び照明装置が構成され得ることになる。
【００５４】
従って、例えば図１７に示した放熱部材と同様の放熱性能を得るためには、放熱部材は、２／３〜１／２程度まで軽量化することができ、放熱部材そして車両前照灯や照明装置が軽量化され得る。また、同じ大きさの放熱部材では、従来の１．１倍〜１．３倍程度の放熱性能を得ることができる。
【００５５】
このようにして、本発明によれば、高い放熱性能を備えた、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、放熱部材そして車両前照灯及び照明装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１６を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００５７】
［実施例１］
図１は、本発明による放熱部材を備えた車両前照灯の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、車両前照灯１０は、ＬＥＤ光源１１と、反射面１２と、投影レンズ１３と、シャッタ１４と、放熱部材１５と、を含んでいる。
【００５８】
上記ＬＥＤ光源１１は、基板１１ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ１１ｂを備えており、基板１１ａの後方（図１にて右方）の領域が反射面１２に対して支持されている。
そして、各ＬＥＤ１１ｂは、その光軸が、光出射方向後方に向かって斜め上に向くように、基板１１ａが後方で下がるように所定の傾斜角で傾斜して配置されている。この傾斜角は、好ましくは２０度以上の角度に選定されている。
さらに、上記ＬＥＤ光源１１は、その基板１１ａが、放熱部材１５に対して熱的に接続されるように、取り付けられている。
【００５９】
上記反射面１２は、ＬＥＤ光源１１の発光点付近を第一焦点（後側の焦点）Ｆ１とし且つ長軸が光照射方向前方に向かってほぼ水平に延びる楕円系反射面から構成されており、その内面が反射面として形成されている。
ここで、楕円系反射面は、回転楕円面，楕円柱だけでなく、楕円面を基本とした自由曲面を含むものである。
【００６０】
上記投影レンズ１３は、凸レンズから構成されており、その光源側（後側）の焦点が、上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
これにより、上記投影レンズ１３は、反射面１２から光照射方向前方に向かって進む反射光を集光し、光照射方向前方に向かって投影するようになっている。
【００６１】
上記シャッタ１４は、遮光性材料から構成されており、その上端１４ａが、上記反射面１２の第二の焦点位置Ｆ２付近に配置されている。
【００６２】
上記放熱部材１５は、図２に示すように、基台部１５ａと、複数個の放熱フィン１５ｂと、から構成されており、上述したＬＥＤ光源１１の基板１１ａの傾斜に従って、同様に傾斜して配置されている。
これらの基台部１５ａ及び各放熱フィン１５ｂは、互いに別体に構成されており、ロウ付けにより互いに熱的に接続されている。
【００６３】
上記基台部１５ａは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から、例えば鋳造または鍛造により形成されている。
これにより、上記基台部１５ａは、容易に、低コストで自由度の高い形状を備えることが可能になる。この場合、放熱フィン１５ｂが別体であることから、上記基台部１５ａは、特に鋳造の際の材料の粘性に基づく湯流れ，離型性等の問題により形状が制約されるようなことはなく、また熱伝導率の高いアルミニウムであるＡ１０００系やＡ６０００系の材料を使用することができる。従って、高い放熱性能が得られることになる。
【００６４】
上記放熱フィン１５ｂは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い薄板材料から曲げ加工により形成されている。
これにより、上記放熱フィン１５ｂは、その長さ，厚さや高さ、そして間隔が任意に選定され得る。これにより、高い放熱性能を容易に得ることが可能である。
【００６５】
上記放熱フィン１５ｂは、図１及び図２においては、その長さ方向（図２にて矢印Ａ方向）に関して、三分割されており、各部１５ｃ，１５ｄ，１５ｅが、それぞれ高さ方向（図２にて矢印Ｂ方向）に異なる寸法を有している。
尚、上記放熱フィン１５ｂは、図１７に示した従来の車両前照灯１における放熱部材と同様に、図３に示すように、全体が同じ高さを有するように形成されていてもよい。
【００６６】
このような構成の車両前照灯１０によれば、ＬＥＤ光源１１に対して外部から給電されることにより、各ＬＥＤ１１ｂが駆動され、発光する。
各ＬＥＤ１１ｂから出射した光は、反射面１２で反射して、反射面１２の第二の焦点Ｆ２に向かって進み、投影レンズ１３により集束されて、光照射方向前方に向かって照射される。
その際、シャッタ１４により光の一部が遮断されることにより、カットオフラインが形成され、すれ違いビームの配光パターンが形成されるようになっている。
【００６７】
この場合、ＬＥＤ光源１１の個々のＬＥＤ１１ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤ光源１１から上記放熱部材１５の基台部１５ａに伝達され、この基台部１５ａから各放熱フィン１５ｂに伝達され、これらの放熱フィン１５ｂから、周囲を流れる空気流に放熱され、放熱部材１５そしてＬＥＤ光源１１が空冷される。これにより、各ＬＥＤ１１ｂのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下するので、各ＬＥＤ１１ｂの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００６８】
その際、上記放熱部材１５の個々の放熱フィン１５ｂは、基台部１５ａと別体に薄板材料の曲げ加工により形成されている。これにより、所望の長さ，厚さや高さそして間隔を備えることができ、より高い放熱性能を備えることになる。
また、上記放熱フィン１５ｂは、ＬＥＤ光源１１の基板１１ａの傾斜に対応して傾斜して配置されている。このため、各放熱フィン１５ｂの間に画成されるダクトも同様に傾斜して配置されることになる。これにより、個々のダクト内で放熱フィン１５ｂからの放射熱により加熱された空気が自然対流により流れるとき、煙突効果によって、高い放熱性能が得られることになる。
従って、上記ＬＥＤ光源１１の各ＬＥＤ１１ｂが、比較的低温、例えば９５℃程度に確実に維持され得る。これにより、各ＬＥＤ１１ｂが高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を光照射方向前方に向かって出射することができる。
【００６９】
［実施例２］
図４は、本発明による放熱部材を備えた車両前照灯の第二の実施形態の構成を示している。
図４において、車両前照灯２０は、前面が開放した樹脂製の筐体２１と、この筐体２１内に設けられたＬＥＤ光源としてのＬＥＤランプユニット２２，２３と、筐体２１の前面を覆うように筐体２１に取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ２４と、放熱部材２５，２６と、を含んでいる。
【００７０】
上記ＬＥＤランプユニット２２は、実装基板２２ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２２ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材２５に対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット２２は、各ＬＥＤ２２ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面２２ｄと、投影レンズ２２ｅと、シャッタ２２ｆと、を備えている。
ここで、上記反射面２２ｄ，投影レンズ２２ｅ及びシャッタ２２ｆは、それぞれ前述した反射面１２，投影レンズ１３及びシャッタ１４と同様に構成され、配置されている。
【００７１】
また、上記ＬＥＤランプユニット２３は、実装基板２３ａ上に実装された少なくとも一つのＬＥＤ２２ｂを含んでおり、前方に向かって光を出射するように、放熱部材２６に対して支持されている。
さらに、上記ＬＥＤランプユニット２３は、各ＬＥＤ２３ｂから出射する光をそれぞれ前方に向かって反射・集束させる反射面２３ｄを備えている。
ここで、上記反射面２３ｄは、放物面系反射面として構成されており、その焦点位置付近にＬＥＤ２３ｂが配置されている。
【００７２】
上記放熱部材２５，２６は、前述した放熱部材１５と同様にして、それぞれ図５に示すように、基台部２５ａ，２６ａと、この基台部２５ａ，２６ａと別体に形成され、対応する基台部２５ａ，２６ａに対してロウ付けにより熱的に接続された複数の放熱フィン２５ｂ，２６ｂと、から構成されている。
【００７３】
この場合も前述した放熱部材１５ａ，１６ａと同様にして、上記基台部２５ａ，２６ａは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から、例えば鋳造または鍛造により形成されており、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、アルミニウム，銅等の熱伝導性の高い薄板材料から曲げ加工により形成されている。
従って、上記基台部２５ａ，２６ａは、容易に、低コストで自由度の高い形状を備える。また、これにより、高い放熱性能を備えることになる。また、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、その長さや厚さ、そして間隔が任意に選定され得る。これにより、高い放熱性能を容易に得ることが可能である。
【００７４】
この場合、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、それぞれ図４及び図５に示すように、その長さ方向（図５にて矢印Ａ方向）に関して、二分割されており、各部２５ｃ，２５ｄ及び２６ｃ，２６ｄが、それぞれ高さ方向（図５にて矢印Ｂ方向）に異なる寸法を有している。
尚、上記放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、図１７に示した従来の車両前照灯１における放熱部材と同様に、図６に示すように、全体が同じ高さを有するように形成されていてもよい。
さらに、上記放熱部材２６の基台部２６ａは、そのＬＥＤランプユニット２３の実装基板２３ａが取り付けられる部分の裏側に、第二の放熱フィン２６ｅを備えている。
この第二の放熱フィン２６ｅは、基台部２６ａの鋳造または鍛造による製造の際に、同時に形成されるようになっている。
【００７５】
このような構成の車両前照灯２０によれば、ＬＥＤランプユニット２２，２３に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット２２，２３の各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが駆動され、発光する。
上記ＬＥＤランプユニット２２，２３から出射した光が、上記前面レンズ２４を介して光照射方向前方に向かって照射される。
【００７６】
この場合、ＬＥＤランプユニット２２，２３内の個々のＬＥＤ２２ｂ，２３ｂの発光に伴って熱が発生するが、この熱は、ＬＥＤランプユニット２２，２３から上記放熱部材２５，２６の基台部２５ａ，２６ａに伝達され、この基台部２５ａ，２６ａから各放熱フィン２５ｂ，２６ｂ，２６ｅに伝達され、これらの放熱フィン２５ｂ，２６ｂから周囲を流れる空気流に放熱され、空気の自然対流の煙突効果によって、放熱部材２５，２６そしてＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが空冷されるようになっている。
これにより、ＬＥＤランプユニット２２，２３内の個々のＬＥＤ２２ｂ，２３ｂのジャンクション温度及び蛍光体温度が低下する。これにより、各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂの発光効率の低下が抑制され得ることになる。
【００７７】
その際、上記放熱部材２５，２６の個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、基台部２５ａ，２６ａと別体に薄板材料の曲げ加工により形成されている。このため、所望の長さ，高さや厚さそして間隔を備えることになり、より高い放熱性能を備えている。
例えば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、その厚さを例えば０．１ｍｍ程度まで薄くすることができる。これにより、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの枚数を増大させることができ、容易に放熱性能を高めることが可能である。
【００７８】
さらに、放熱フィン２５ｂ，２６ｂは、折り加工により形成される。このため、その基台部２５ａ，２６ａとは反対側の先端にて、一つおきに、放熱フィン２５ｂ，２６ｂを連結するブリッジ部が形成されることになり、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの表面積がより増大することにより、放熱性能が高められ得る。
また、車両前照灯２０の筐体２１の形状に合わせて、放熱フィン２５ｂ，２６ｂを部分的に異なる高さに設定することができる。このため、筐体２１内における放熱フィン２５ｂ，２６ｂのレイアウトに関して、自由度が大きくなる。
従って、上記ＬＥＤランプユニット２２，２３の各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが、比較的低温、例えば９５℃程度に確実に維持され得る。これにより、各ＬＥＤ２２ｂ，２３ｂが高い発光効率で発光し、高輝度の照射光を光照射方向前方に向かって出射することができる。
【００７９】
上述した車両前照灯２０において、下方のＬＥＤランプユニット２３に取り付けられる放熱部材２６については、基台部２６ａが水平方向即ち車両前照灯の光軸方向に対して傾斜して固定保持されていることにより、放熱フィン２６ｂによる空気通路が水平方向から２０度以上傾斜して、図示の場合にはほぼ垂直方向に延びている。これにより、図５にて矢印Ｃで示すように、自然対流による煙突効果が生ずることになり、放熱性能がより一層向上することになる。
また、上記放熱部材２６は、その基台部２６ａの表面に、さらに第二の放熱フィン２６ｅを備えている。この放熱フィン２６ｅは、基台部２６ａが鋳造または鍛造等により形成される際に、同時に形成される。
これにより、放熱部材２６による放熱性能がより一層高められることになる。
【００８０】
さらに、上述した車両前照灯２０においては、放熱フィン２５ｂ，２６ｂが二分割され、段状に配置されていることから、その段差の領域にて、放熱フィン２５ｂ，２６ｂからの空気が、図５にて矢印で示すように、段階的に外部に放出される。
従って、放熱部材２５，２６の基台部２５ａ，２６ａの全体がより均一に放熱されることになり、基台部２５ａ，２６ａ全体における温度分布がより均一になる。
【００８１】
図７及び図８は、上述した車両前照灯２０における放熱部材２５，２６の第一の変形例の構成を示している。
図７において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが、長さ方向に関して二分割されており、各分割部分が、互いに横方向に、個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間隔の半分程度だけずれて配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、一般的には図９（Ａ）に示すように、煙突効果によって所謂層流となるが、上述したように上下の分割部分が互いにずれる。このため、図９（Ｂ）に示すように、上下の分割部分の境界付近にて、乱流となる。
これにより、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの表面に接触する空気が増大することになり、放熱性能がより一層向上することになる。
【００８２】
図１０は、上述した車両前照灯２０における放熱部材２５，２６の第一の変形例の構成を示している。
図１０において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが、長さ方向に関して二分割されており、分割された上方部分が、上に向かって斜め左に所定の傾斜角で傾斜するように、配置されている。この場合、上記傾斜角は、好ましくは２０度以上の角度に選定されている。
【００８３】
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、一般的には図９（Ａ）に示すように、煙突効果により上方に向って流れる空気流が、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの上方部分の傾斜に従って、横方向に誘導されることになる。
これにより、放熱部材２５，２６の放熱方向を制御することができる。これにより、熱の発生源であるＬＥＤ光源が複数個配置されている場合に、各ＬＥＤ光源の相互の熱的影響が抑制され得ることになる。
【００８４】
図１１及び図１２は、図４に示した車両前照灯２０におけるＬＥＤランプユニット２３のための放熱部材２６の変形例を示している。
図１１及び図１２において、放熱部材２６は、その放熱フィン２６ｂが、長さ方向に関して三分割されており、各部が、それぞれ高さ方向に異なる寸法を有することにより、階段状の外形を備えている。
【００８５】
このような階段状の外形を備えることによって、ＬＥＤランプユニット２２の放熱部材２５の下方の比較的狭い空間内において、放熱部材２６は、できるだけ大きな放熱面を備えた放熱フィン２６ｂを有することになり、より高い放熱性能を得ることができる。
【００８６】
上述した車両前照灯１０及び２０においては、放熱部材１５，２５，２６の基台部１５ａ，２５ａ，２６ａが、水平方向に対して傾斜して配置されていることにより、各放熱部材１５ｂ，２５ｂ，２６ｂの間に画成されるダクトが傾斜して配置される。これにより、この傾斜による空気の自然対流による煙突効果が生じて、放熱性能が向上するようになっている。
このようなダクト傾斜による放熱性能を、シミュレーションにより、図３による放熱部材１５の基台部１５ａの傾斜角を種々に変更した場合について実験したところ、図１３に示すような結果が得られた。
即ち、基台部の傾斜角を０度，２０度，４５度，９０度と変化させた場合に、ＬＥＤ光源直下，基台部１５ａ，放熱フィン１５ｂ及び放熱部材１５の上方の空気の温度は、図１３にそれぞれ符号Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４で示すように、傾斜角が大きいほど放熱性能による冷却効果が大きいことが分かった。
即ち、傾斜角２０度で約３％，傾斜角４５度で約５％そして傾斜角９０度で約１０％だけ、放熱性能が向上することが確認できた。
【００８７】
図１４は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１４において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して二分割されており、各分割部分が、互いに横方向に、個々の放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間隔だけずれて配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、上下の分割部分の境界付近にて、各放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間のダクトのうち、下方の最も左のダクトを流れる空気が外部に放出される。また、上方の最も右のダクトを流れる空気が外部から取り込まれることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００８８】
図１５は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１５において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して三分割されており、各分割部分のうち、中央部分が、下方に向かって左方に傾斜することにより、下方部分の上端から完全に外れるように、配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、下方部分のダクト上端から放出される空気流が、中央及び上方部分のダクト内に進入せず、また中央部分のダクト内には外部の比較的低温の空気が導入され得ることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００８９】
図１６は、図７に示した放熱部材の変形例を示している。
図１６において、放熱部材２５，２６は、その放熱フィン２５ｂ，２６ｂが長さ方向に関して三分割されており、各分割部分のうち、中央部分が、上方に向かって左方に傾斜する。このため、上方部分の下端から完全に外れるように、配置されている。
このような構成の放熱部材２５，２６によれば、放熱フィン２５ｂ，２６ｂの間を流れる空気は、下方部分のダクト上端から放出される空気流が、中央部分のダクトを通って左方に誘導される。このため、上方部分のダクト内に進入せず、また上方部分のダクト内には外部の比較的低温の空気が導入され得ることになる。
これにより、上方部分及び下方部分のダクトを流れる空気を分離誘導することによって、下方部分のダクトを流れる空気の温度による上方部分のダクトにおける放熱性能への影響が抑制され得ることになる。
【００９０】
上述した実施形態においては、ＬＥＤ光源１１またはＬＥＤランプユニット２２，２３を使用した車両前照灯１０，２０について説明したが、これに限らず、ＬＥＤ光源を使用した他のＬＥＤランプ、特に照明装置に関して、そのＬＥＤ光源に対して熱的に接続される放熱部材に本発明を適用し得ることは明らかである。
また、図４に示した車両前照灯２０においては、放熱部材２５，２６は、それぞれＬＥＤランプユニット２２，２３に対して設けられているが、これに限らず、双方のＬＥＤランプユニット２２，２３に対して、共通の一つの放熱部材が設けられていてもよい。
【００９１】
また、上述した実施形態においては、上記放熱部材１５，２５，２６の基台部１５ａ，２５ａ，２６ａは、例えばアルミニウム，銅等の熱伝導性の高い材料から構成されているが、これに限らず、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造、例えばヒートパイプやベーパチャンバ等を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明による放熱部材１５，２５，２６は、それぞれ車両前照灯１０，２０のＬＥＤ光源を放熱するようになっているが、これに限らず、他の種類の車両用灯具やＬＥＤランプ、例えば照明装置のためのＬＥＤ光源を放熱するためにも利用することができる。
【００９３】
このようにして、本発明によれば、高い放熱性能を備え、容易に且つ低コストで構成され得るようにした、極めて優れた放熱部材そして車両前照灯及び照明装置が提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明による車両前照灯の第一の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図３】図２の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明による車両前照灯の第二の実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図５】図４の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図６】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図７】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図８】図７の放熱部材を示す平面図である。
【図９】図７の放熱部材におけるダクト内を流れる空気流を示す説明図である。
【図１０】図５の放熱部材の変形例を示す概略斜視図である。
【図１１】図４の車両前照灯における下方の放熱部材の変形例を示す概略側面図である。
【図１２】図１１の放熱部材を示す概略斜視図である。
【図１３】図３の放熱部材における傾斜角と各部の温度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１５】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１６】図５の放熱部材の放熱フィンの変形例を示す概略断面図である。
【図１７】従来のＬＥＤによる車両前照灯の一例の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７の車両前照灯における放熱部材を示す概略斜視図である。
【図１９】従来のＬＥＤによる車両前照灯の他の例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１０，２０ 車両前照灯
１１ ＬＥＤ光源
１２ 反射面
１３ 投影レンズ
１４ シャッタ
１５ 放熱部材
１５ａ 基台部
１５ｂ 放熱フィン
２１ 筐体
２２，２３ ＬＥＤランプユニット（ＬＥＤ光源）
２４ 前面レンズ
２５，２６ 放熱部材
２５ａ，２６ａ 基台部
２５ｂ，２６ｂ 放熱フィン
２６ｅ 第二の放熱フィン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板が熱的に接続される基台部と、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィンから成るＬＥＤ光源用の放熱部材であって、
上記基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成されており、
上記基台部が、鍛造または鋳造により形成されていて、
上記各放熱フィンが、薄板材料から曲げ加工により形成されている
ことを特徴とする、放熱部材。
【請求項２】
上記基台部と各放熱フィンがロウ付けにより互いに接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項３】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項４】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる厚さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項５】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項６】
上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の放熱部材。
【請求項７】
上記基台部の一部が、他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜していることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の放熱部材。
【請求項８】
上記基台部が、ＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜していることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の放熱部材。
【請求項９】
上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成ることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の放熱部材。
【請求項１０】
上記基台部が、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有していることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の放熱部材。
【請求項１１】
光照射方向前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる車両前照灯において、
上記放熱部材が、請求項１から１０の何れかによる放熱部材であることを特徴とする、車両前照灯。
【請求項１２】
光照射方向に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる照明装置において、 上記放熱部材が、請求項１から１０の何れかによる放熱部材であることを特徴とする、照明装置。
【請求項１】
ＬＥＤ光源の放熱を行なうために、ＬＥＤ光源の基板が熱的に接続される基台部と、この基台部から互いにほぼ平行に突出する薄板状の複数個の放熱フィンから成るＬＥＤ光源用の放熱部材であって、
上記基台部と各放熱フィンが互いに別体に構成されており、
上記基台部が、鍛造または鋳造により形成されていて、
上記各放熱フィンが、薄板材料から曲げ加工により形成されている
ことを特徴とする、放熱部材。
【請求項２】
上記基台部と各放熱フィンがロウ付けにより互いに接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の放熱部材。
【請求項３】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる長さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項４】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる厚さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項５】
各放熱フィンのうち、一部の放熱フィンが、他の放熱フィンと異なる間隔を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の放熱部材。
【請求項６】
上記基台部が、鍛造または鋳造の際に同時に一体に形成される第二の放熱フィンを備えていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の放熱部材。
【請求項７】
上記基台部の一部が、他の部分に対して２０度以上の角度で傾斜していることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の放熱部材。
【請求項８】
上記基台部が、ＬＥＤ光源を含む光学系の光軸に対して２０度以上の角度で傾斜していることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の放熱部材。
【請求項９】
上記各放熱フィンが、アルミニウムまたは銅から成ることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の放熱部材。
【請求項１０】
上記基台部が、液体及び気体の相変化を利用した放熱構造を有していることを特徴とする、請求項１から９の何れかに記載の放熱部材。
【請求項１１】
光照射方向前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる車両前照灯において、
上記放熱部材が、請求項１から１０の何れかによる放熱部材であることを特徴とする、車両前照灯。
【請求項１２】
光照射方向に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源が熱的に接続される熱伝導性材料から成る放熱部材と、を含んでいる照明装置において、 上記放熱部材が、請求項１から１０の何れかによる放熱部材であることを特徴とする、照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−５９９６５（Ｐ２００８−５９９６５Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３７１７１（Ｐ２００６−２３７１７１）
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]