JP6811600B2 - Heat dissipation structure of vehicle lighting equipment - Google Patents

Description

本発明は、ダクトに内設された放熱器の放熱をダクト内を流れる空気によって促進することによって光源を冷却する車両用灯具の放熱構造に関するものである。 The present invention relates to a heat dissipation structure of a vehicle lamp that cools a light source by promoting heat dissipation of a radiator installed in a duct by air flowing through the duct.

近年、車両の前部左右に配置されるヘッドランプ等の車両用灯具の光源として、発光効率が高くて高輝度、省電力等の利点を有するＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子が使用されつつある。この種の半導体発光素子は、前記利点を有する反面、発熱によって高温になり易く、その温度が高くなると発光効率と寿命が低下するという問題を有している。 In recent years, semiconductor light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes), which have advantages such as high luminous efficiency, high brightness, and power saving, have been used as light sources for vehicle lamps such as headlamps arranged on the left and right sides of the front of the vehicle. It's starting. While this type of semiconductor light emitting device has the above-mentioned advantages, it tends to become hot due to heat generation, and when the temperature rises, there is a problem that the luminous efficiency and the life are lowered.

そこで、光源として半導体発光素子を使用する車両用灯具においては、半導体発光素子を適当な手段によって冷却する必要がある。このため、例えば、特許文献１には、図９に示す放熱構造が提案されている。 Therefore, in a vehicle lamp that uses a semiconductor light emitting element as a light source, it is necessary to cool the semiconductor light emitting element by an appropriate means. Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a heat dissipation structure shown in FIG.

即ち、図９は特許文献１において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図であり、図示の放熱構造においては、ヘッドランプ等の車両用灯具１０１のハウジング１０２に沿ってダクト１０３を配置するとともに、光源であるＬＥＤ１０４が発生する熱を放熱するためのヒートシンク等の熱交換部１０５を前記ダクト１０３内に配置する構成が採用されている。 That is, FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing the heat dissipation structure of the vehicle lighting equipment proposed in Patent Document 1. In the illustrated heat dissipation structure, the duct 103 is provided along the housing 102 of the vehicle lighting equipment 101 such as a headlamp. In addition to the arrangement, a configuration is adopted in which a heat exchange portion 105 such as a heat sink for radiating heat generated by the LED 104 as a light source is arranged in the duct 103.

斯かる放熱構造において、車両用灯具１０１の点灯時にＬＥＤ１０４が発生する熱は、車両の走行によって発生する走行風がダクト１０３の吸気口１０３ａから流入して排気口１０３ｂから排出される過程で、熱交換部１０５における走行風との熱交換によって放熱されるため、ＬＥＤ１０４が冷却されてその発光効率と寿命の低下が防がれる。 In such a heat dissipation structure, the heat generated by the LED 104 when the vehicle lamp 101 is lit is the heat generated in the process in which the traveling wind generated by the traveling of the vehicle flows in from the intake port 103a of the duct 103 and is discharged from the exhaust port 103b. Since heat is dissipated by heat exchange with the traveling wind in the switching unit 105, the LED 104 is cooled and its luminous efficiency and life are prevented from being lowered.

しかしながら、上記放熱構造にあっては、車両が停止しているためにダクト１０３内を走行風が流れないときには、熱交換部１０５が熱交換機能を発揮することができず、エンジンルーム１０６内の熱風が排気口１０３ｂからダクト１０３内に逆流して熱交換部１０５を加熱するため、ＬＥＤ１０４を効果的に冷却することができないという問題がある。 However, in the above heat dissipation structure, when the traveling wind does not flow in the duct 103 because the vehicle is stopped, the heat exchange unit 105 cannot exert the heat exchange function and is in the engine room 106. Since hot air flows back from the exhaust port 103b into the duct 103 to heat the heat exchange section 105, there is a problem that the LED 104 cannot be effectively cooled.

そこで、特許文献２には、図１０に示す放熱構造が提案されている。 Therefore, Patent Document 2 proposes a heat dissipation structure shown in FIG.

即ち、図１０は特許文献２において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図であり、図示の放熱構造においては、ヘッドランプ等の車両用灯具２０１のハウジング２０２に沿ってダクト２０３が配置されるとともに、光源である上下２つのＬＥＤ２０４が発生する熱を放熱するためのヒートシンク２０５が前記ダクト２０３内に配置され、各ＬＥＤ２０４とヒートシンク２０５とが熱伝導部２０６によって接続されている。又、ダクト２０３には吸気口２０３ａと排気口２０３ｂの他、強制排気口２０３ｃが開口しており、この強制排気口２０３ｃの近傍には、排気手段である排気ファン２０７が配置されている。 That is, FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing the heat dissipation structure of the vehicle lighting fixture proposed in Patent Document 2. In the illustrated heat dissipation structure, the duct 203 is provided along the housing 202 of the vehicle lighting fixture 201 such as a headlamp. A heat sink 205 for radiating heat generated by the two upper and lower lamps 204, which are light sources, is arranged in the duct 203, and each LED 204 and the heat sink 205 are connected by a heat conductive portion 206. Further, in addition to the intake port 203a and the exhaust port 203b, the forced exhaust port 203c is opened in the duct 203, and an exhaust fan 207 which is an exhaust means is arranged in the vicinity of the forced exhaust port 203c.

更に、前記ダクト２０３の排気口２０３ｂには、該排気口２０３ｂを開閉する開閉部２０８が設けられており、この開閉部２０８は、シリンダ２０９のロッド２０９ａに連結されている。そして、シリンダ２０９と排気ファン２０７には制御部２１０が接続されており、この制御部２１０には、当該車両用灯具２０１を搭載した車両の速度を検出する車速センサ２１１が接続されている。 Further, the exhaust port 203b of the duct 203 is provided with an opening / closing portion 208 for opening / closing the exhaust port 203b, and the opening / closing portion 208 is connected to a rod 209a of the cylinder 209. A control unit 210 is connected to the cylinder 209 and the exhaust fan 207, and a vehicle speed sensor 211 that detects the speed of the vehicle equipped with the vehicle lamp 201 is connected to the control unit 210.

斯かる放熱構造においては、車速センサ２１１によって検出された車速に基づいて、ダクト２０３内を流れる空気の流速を算出し、この流速がファン平均流速よりも遅い場合には、制御部２１０がシリンダ２０９を駆動して開閉部２０８を駆動して図示のようにダクト２０３の排気口２０３ｂを閉じるとともに、排気ファン２０７を駆動してダクト２０３の吸気口２０３ａから空気を取り込んで強制排気口２０３ｃから空気を強制的に排出することによって、ダクト２０３内に空気の流れを誘起するようにしている。 In such a heat dissipation structure, the flow velocity of the air flowing in the duct 203 is calculated based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 211, and when this flow velocity is slower than the fan average flow velocity, the control unit 210 controls the cylinder 209. As shown in the figure, the exhaust port 203b of the duct 203 is closed, and the exhaust fan 207 is driven to take in air from the intake port 203a of the duct 203 and to take in air from the forced exhaust port 203c. The air flow is induced in the duct 203 by forcibly discharging the air.

従って、車速が遅い場合又は車両が停止している場合であっても、ダクト２０３内に空気の流れが発生するため、ヒートシンク２０５の放熱が促進され、このヒートシンク２０５に熱伝導部２０６を介して接続された各ＬＥＤ２０４が冷却されてその温度上昇が抑えられる。 Therefore, even when the vehicle speed is slow or the vehicle is stopped, air flow is generated in the duct 203, so that heat dissipation of the heat sink 205 is promoted, and the heat sink 205 is connected to the heat sink 205 via the heat conductive portion 206. Each connected LED 204 is cooled and its temperature rise is suppressed.

特開２００８−２２６８４３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-226843 特開２００６−２８６３９５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-286395

しかしながら、特許文献２において提案された図１０に示す車両用灯具の放熱構造においては、エンジンルームの過酷な環境下に設置された排気ファン２０７には、高い耐熱性、防水性、防塵性、耐振性等が求められる他、車速（ダクト２０３内の空気の流速）に応じて開閉部２０８と排気ファン２０７の駆動を制御するための制御系が複雑化するため、大幅なコストアップを招くという問題がある。 However, in the heat dissipation structure of the vehicle lamp shown in FIG. 10 proposed in Patent Document 2, the exhaust fan 207 installed in the harsh environment of the engine room has high heat resistance, waterproofness, dustproofness, and vibration resistance. In addition to the need for properties, the control system for controlling the drive of the opening / closing unit 208 and the exhaust fan 207 according to the vehicle speed (flow velocity of air in the duct 203) becomes complicated, which causes a significant cost increase. There is.

又、排気ファン２０７が故障した場合には、車両の低速走行時及び停止時の冷却性能が不足し、ＬＥＤ２０４の温度上昇を招くという問題がある。 Further, when the exhaust fan 207 fails, there is a problem that the cooling performance when the vehicle is running at low speed and when the vehicle is stopped is insufficient, which causes the temperature of the LED 204 to rise.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、車両の停止時においても簡単な構成によって所要の放熱性能を確保して光源の温度上昇を抑えることができる車両用灯具の放熱構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a vehicle lamp that can secure the required heat dissipation performance and suppress the temperature rise of the light source even when the vehicle is stopped by a simple configuration. The purpose is to provide a heat dissipation structure.

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源と、該光源で発生する熱を放熱する放熱器を備える車両用灯具の放熱構造であって、一部が上下方向に延びる鉛直部を備えるダクトの前記鉛直部に前記放熱器を内設し、前記ダクトの一端に開口する吸気口から流入して該ダクトの他端に開口する排気口から排出される空気によって前記放熱器の放熱を促進して前記光源を冷却する車両用灯具の放熱構造において、前記ダクトの前記放熱器が内設された箇所の通風面積Ｓ１と、同ダクトの前記吸気口の開口面積Ｓ２及び前記排気口の開口面積Ｓ３を、
Ｓ２≧（０．４〜１．２５）Ｓ１≧Ｓ３
の関係が成立するよう設定し、
前記ダクトの排気口を車両のエンジンルームのフロントグリルとコンデンサ及びラジエータとの間に開口させたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a heat dissipation structure of a vehicle lamp provided with a light source and a radiator for radiating heat generated by the light source, and a vertical portion partially extending in the vertical direction. The radiator is internally provided in the vertical portion of the duct provided with the above, and the radiator is dissipated by the air flowing in from the intake port opened at one end of the duct and discharged from the exhaust port opened at the other end of the duct. In the heat dissipation structure of the vehicle lamp that promotes and cools the light source, the ventilation area S1 of the duct where the radiator is installed, the opening area S2 of the intake port of the duct, and the exhaust port of the duct. The opening area S3,
S2 ≧ (0.4 to 1.25) S1 ≧ S3
Set so that the relationship is established,
The exhaust port of the duct is opened between the front grille of the engine room of the vehicle and the condenser and the radiator .

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光源と前記放熱器が熱的に接続していることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the light source and the radiator are thermally connected .

請求項１記載の発明によれば、車両の停止時においては、温度の高い放熱器によってダクト内の空気が加熱されると、その加熱された空気の密度が下がるためにダクトの鉛直部を上昇する空気の流れが誘起され、この空気の流れに誘発されて温度の低い外気が吸気口からダクト内に吸引されて排気口から排出されるためにダクト内に空気の流れが発生する。そして、ダクトを流れる空気による自然空冷によって放熱器の放熱が促進されるため、光源の温度上昇が抑えられる。このような効果は、ファン等の機器を別途要することなく簡単な構成によって得られるため、大幅なコストアップや構造の複雑化を招くことがない
ところで、ダクトの放熱器が内設された箇所の通風面積Ｓ１に対するダクトの排気口の開口面積Ｓ３の比率（排気開口率）Ｓ３／Ｓ１を変化させて放熱性能を測定した結果、Ｓ３／Ｓ１＝１．０（Ｓ３＝Ｓ１）であるときに放熱性能が最も高く、Ｓ３／Ｓ１＝１．０から外れるに従って放熱性能が次第に低下することが確認された。そして、実際にはＳ３／Ｓ１＝０．４〜１．２５の範囲で実用上問題のない放熱性能が得られることが明らかとなった。 According to the invention according to claim 1, when the air in the duct is heated by the radiator having a high temperature when the vehicle is stopped, the vertical portion of the duct rises because the density of the heated air decreases. The flow of air is induced, and the low temperature outside air is sucked into the duct from the intake port and discharged from the exhaust port, so that the air flow is generated in the duct. Then, since the heat dissipation of the radiator is promoted by the natural air cooling by the air flowing through the duct, the temperature rise of the light source is suppressed. Since such an effect can be obtained by a simple configuration without requiring a separate device such as a fan, a place where a radiator of the duct is installed in a place where a significant cost increase and structural complexity are not caused. As a result of measuring the heat dissipation performance by changing the ratio (exhaust opening ratio) S3 / S1 of the opening area S3 of the exhaust port of the duct to the ventilation area S1, heat is dissipated when S3 / S1 = 1.0 (S3 = S1). It was confirmed that the performance was the highest, and the heat dissipation performance gradually decreased as the deviation from S3 / S1 = 1.0. Then, it was clarified that the heat dissipation performance without any problem in practical use can be actually obtained in the range of S3 / S1 = 0.4 to 1.25.

又、ダクトの吸気口の開口面積Ｓ２に関しては、Ｓ２＝Ｓ１とＳ２＞Ｓ１では、放熱性能は殆ど変化しないことも確認された。従って、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の間に次の大小関係：
Ｓ２≧（０．４〜１．２５）Ｓ１≧Ｓ３
が成立すれば、所期の放熱性能が確保されて光源の温度上昇を効果的に抑えることができる。 It was also confirmed that with respect to the opening area S2 of the intake port of the duct, the heat dissipation performance hardly changed when S2 = S1 and S2> S1. Therefore, the following magnitude relationship between S1, S2, and S3:
S2 ≧ (0.4 to 1.25) S1 ≧ S3
If is satisfied, the desired heat dissipation performance can be ensured and the temperature rise of the light source can be effectively suppressed.

また、車両の停止時においても温度が比較的低くて車両前方への熱風の回り込みが殆どないエンジンルーム内のフロントグリルとコンデンサ及びラジエータとの間にダクトの排気口を開口させたため、熱風がダクトの排気口から流入して該ダクト内を逆流することがない。このため、放熱器の放熱性能が熱風によって阻害されることがなく、放熱器の放熱が自然空冷によって促進されて光源の温度上昇が効果的に抑えられる。
In addition, even when the vehicle is stopped, the temperature is relatively low and there is almost no wraparound of hot air to the front of the vehicle. Since the exhaust port of the duct is opened between the front grille in the engine room and the condenser and radiator, the hot air is ducted. There is no inflow from the exhaust port of the duct and backflow in the duct. Therefore, the heat dissipation performance of the radiator is not impaired by the hot air, the heat dissipation of the radiator is promoted by natural air cooling, and the temperature rise of the light source is effectively suppressed.

車両の半裁正面図である。It is a half-cut front view of a vehicle. 本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the heat dissipation structure of the vehicle lamp which concerns on this invention. 本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す平断面図である。It is a plan sectional view which shows the heat dissipation structure of the vehicle lamp which concerns on this invention. 本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す正面図である。It is a front view which shows the heat dissipation structure of the vehicle lamp which concerns on this invention. 本発明に係る車両用灯具の放熱構造におけるダクトの模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the duct in the heat dissipation structure of the vehicle lamp according to this invention. 本発明に係る車両用灯具の放熱構造における排気開口率と熱抵抗との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the exhaust aperture ratio and thermal resistance in the heat dissipation structure of the vehicle lamp which concerns on this invention. 本発明の別形態に係る車両用灯具の放熱構造におけるダクトの模式的断面図である。It is a schematic cross-sectional view of the duct in the heat dissipation structure of the vehicle lamp according to another embodiment of the present invention. （ａ），（ｂ）は長さの異なる２枚の放熱フィンの間における速度境界層と温度境界層の発達状況をそれぞれ示す図である。(A) and (b) are diagrams showing the development status of the velocity boundary layer and the temperature boundary layer between two heat radiation fins having different lengths, respectively. 特許文献１において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the heat dissipation structure of the vehicle lamp which proposed in Patent Document 1. FIG. 特許文献２において提案された車両用灯具の放熱構造を示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows the heat dissipation structure of the vehicle lamp which proposed in Patent Document 2.

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図１は車両の半裁正面図であり、図示の車両２０の前部左右には、ヘッドランプとして使用される車両用灯具１（図１には左側のもののみ図示）が配置されている。そして、この車両用灯具１の前面の中央部には、不図示のエンジンルーム内に外気（走行風）を取り入れるためのルーバー状のフロントグリル２１が配置されており、その下方にはフロントバンパ２２が車幅方向に水平に配置されている。尚、図１において、２３はエンジンルームの上部を覆うボンネット、２４はフロントガラス、２５は左右の前輪（図１には一方のみ図示）、２６は左右のサイドミラーである。 FIG. 1 is a half-cut front view of the vehicle, and vehicle lamps 1 used as headlamps (only the one on the left side is shown in FIG. 1) are arranged on the front left and right sides of the illustrated vehicle 20. A louver-shaped front grill 21 for taking in outside air (running wind) is arranged in an engine room (not shown) in the central portion of the front surface of the vehicle lamp 1, and a front bumper 22 is arranged below the louver-shaped front grill 21. Are arranged horizontally in the vehicle width direction. In FIG. 1, 23 is a bonnet covering the upper part of the engine room, 24 is a windshield, 25 is left and right front wheels (only one is shown in FIG. 1), and 26 is left and right side mirrors.

ここで、図示しないが、車両２０のエンジンルーム内には、エンジンが搭載されており、このエンジンの前方には、前方からエアコンのコンデンサ、ラジエータ、ラジエータファンが順次配置され、これらの前方に前記フロントグリル２１が配置され、左右の前記車両用灯具１が配置されている。 Here, although not shown, an engine is mounted in the engine room of the vehicle 20, and an air conditioner condenser, a radiator, and a radiator fan are sequentially arranged in front of the engine in front of the engine. The front grill 21 is arranged, and the left and right vehicle lamps 1 are arranged.

ところで、車両２０の停止時において外気温度が例えば４０℃である場合には、エンジンルーム内の温度は約７０°〜１００℃となる。そして、エンジンの発熱やラジエータファンの駆動によって発生する熱風は、エンジンルームから主に車体底部やタイヤハウス付近を通って車外へと排出される。 By the way, when the outside air temperature is, for example, 40 ° C. when the vehicle 20 is stopped, the temperature in the engine room is about 70 ° C. to 100 ° C. Then, the hot air generated by the heat generated by the engine and the drive of the radiator fan is discharged from the engine room to the outside of the vehicle mainly through the bottom of the vehicle body and the vicinity of the tire house.

次に、本発明に係る車両用灯具１の放熱構造を図２〜図５に基づいて以下に説明する。 Next, the heat dissipation structure of the vehicle lamp 1 according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 5.

図２は本発明に係る車両用灯具の放熱構造を示す斜視図、図３は同放熱構造を示す平断面図、図４は同放熱構造を示す正面図、図５は同放熱構造におけるダクトの模式的断面図である。尚、以下においては、一方（左側）の車両用灯具１の放熱構造について図示及び説明するが、他方（右側）の車両用灯具の放熱構造は同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。 FIG. 2 is a perspective view showing a heat dissipation structure of a vehicle lamp according to the present invention, FIG. 3 is a plan sectional view showing the heat dissipation structure, FIG. 4 is a front view showing the heat dissipation structure, and FIG. 5 is a duct in the heat dissipation structure. It is a schematic cross-sectional view. In the following, the heat dissipation structure of the vehicle lamp 1 on one side (left side) will be illustrated and described, but since the heat dissipation structure of the vehicle lamp on the other side (right side) is the same, the illustration and description thereof will be omitted. To do.

ヘッドランプとして使用される車両用灯具１は、図３に示すように、ハウジング２とその前面開口部を覆う透明なアウタレンズ３によって画成された灯室４内に、左右方向に並設された３つのランプモジュール５、光源である３つの半導体発光素子６、エクステンション７等を収容して構成されている。ここで、３つの半導体発光素子６は、ハウジング２の車両内側（図３の右側）に車両前後方向（図３の上下方向）に沿って適当な間隔で配置されており、各半導体発光素子６は、伝送ファイバ８を介して各ランプモジュール５にそれぞれ接続されている。又、各ランプモジュール５は、蛍光体９と配光制御用のレンズ１０を備えている。尚、ヘッドランプとして使用される車両用灯具１が白色光を出射する場合には、各半導体素子６には青色ＬＥＤが使用され、各蛍光体９には黄色蛍光体がそれぞれ使用される。 As shown in FIG. 3, vehicle lamps 1 used as headlamps are arranged side by side in the lighting chamber 4 defined by a transparent outer lens 3 covering the housing 2 and its front opening. It is configured to accommodate three lamp modules 5, three semiconductor light emitting elements 6 as light sources, an extension 7, and the like. Here, the three semiconductor light emitting elements 6 are arranged inside the vehicle of the housing 2 (on the right side in FIG. 3) at appropriate intervals along the vehicle front-rear direction (vertical direction in FIG. 3), and each semiconductor light emitting element 6 is arranged. Is connected to each lamp module 5 via a transmission fiber 8. Further, each lamp module 5 includes a phosphor 9 and a lens 10 for controlling light distribution. When the vehicle lamp 1 used as a headlamp emits white light, a blue LED is used for each semiconductor element 6, and a yellow phosphor is used for each phosphor 9.

ところで、図２〜図４に示すように、ハウジング２の車両内側の側壁には、ハウジング２の外部に配置された放熱器としてのヒートシンク１１が組み込まれている。このヒートシンク１１は、図３に示すように、ハウジング２の側壁に組み込まれた平板状のベース１１ａと、該ベース１１ａから車両内側に向かって垂直に立設された複数枚の放熱フィン１１ｂによって構成されている。ここで、複数枚の放熱フィン１１ｂは、図５に示すように、上下方向に長い薄板状の部材であって、これらは車両前後方向（図３の上下方向に沿って適当な間隔で配置されている。尚、ヒートシンク１１は、熱伝導性の高いアルミニウム合金やマグネシウム合金によって構成されている。 By the way, as shown in FIGS. 2 to 4, a heat sink 11 as a radiator arranged outside the housing 2 is incorporated in the side wall of the housing 2 inside the vehicle. As shown in FIG. 3, the heat sink 11 is composed of a flat plate-shaped base 11a incorporated in the side wall of the housing 2 and a plurality of heat radiating fins 11b vertically erected from the base 11a toward the inside of the vehicle. Has been done. Here, as shown in FIG. 5, the plurality of heat radiation fins 11b are thin plate-shaped members long in the vertical direction, and these are arranged in the vehicle front-rear direction (appropriately spaced along the vertical direction in FIG. 3). The heat sink 11 is made of an aluminum alloy or a magnesium alloy having high thermal conductivity.

ここで、図３に示すように、各半導体発光素子６が実装された計３つの基板１２は、熱伝導性の高い平板状の放熱ベース１３に取り付けられており、放熱ベース１３は、ヒートシンク１１のベース１１ａに密着した状態で取り付けられている。 Here, as shown in FIG. 3, a total of three substrates 12 on which each semiconductor light emitting element 6 is mounted are attached to a flat plate-shaped heat radiating base 13 having high thermal conductivity, and the heat radiating base 13 is a heat sink 11. It is attached in close contact with the base 11a of the above.

そして、車両２０のエンジンルーム内には、正面視横Ｕ字状に屈曲するダクト１４が配置されており、このダクト１４は、図４に示すように、略水平な吸気部１４Ａと、ハウジング２の内側壁に沿って垂直に起立する放熱部１４Ｂと、該放熱部１４Ｂから車両内側に向かって斜め上方に延びる排気部１４Ｃとで構成されている。 A duct 14 that bends in a horizontal U shape in front view is arranged in the engine room of the vehicle 20, and the duct 14 has a substantially horizontal intake portion 14A and a housing 2 as shown in FIG. It is composed of a heat radiating portion 14B that stands vertically along the inner side wall of the vehicle and an exhaust portion 14C that extends diagonally upward from the radiating portion 14B toward the inside of the vehicle.

ここで、ダクト１４の吸気部１４Ａの一端は、図１に示すように、吸気口１４ａとして車両２０の前面（フロントグリル２１の一部）に開口しており、排気部１４Ｃの一端（上端）は、排気口１４ｂとして不図示のエンジンルーム内のフロントグリルとコンデンサ及びラジエータとの間に開口している。そして、ダクト１４の垂直に起立する放熱部１４Ｂに前記ヒートシンク１１が内設されている。 Here, as shown in FIG. 1, one end of the intake portion 14A of the duct 14 is opened to the front surface (a part of the front grill 21) of the vehicle 20 as an intake port 14a, and one end (upper end) of the exhaust portion 14C. Is open as an exhaust port 14b between the front grille in the engine room (not shown) and the condenser and the radiator. The heat sink 11 is internally provided in the heat radiating portion 14B that stands vertically in the duct 14.

而して、本実施の形態では、ヒートシンク１１と放熱ベース１３及びダクト１４によって放熱構造が構成されているが、車両２０の夜間走行等において、車両用灯具１の各半導体発光素子４に電流がそれぞれ供給されると、各半導体発光素子６がそれぞれ発光し、その青色光は、各伝送ファイバ８を経て各ランプモジュール５へとそれぞれ伝送され、黄色の蛍光体９を透過することによって白色光に変換される。そして、白色光は、レンズ１０を通過して配光が制御された後、透明なアウタレンズ３を通過して車両２０の前方へと照射されるため、車両用灯具１がヘッドランプとしての機能を果たす。 Thus, in the present embodiment, the heat dissipation structure is composed of the heat sink 11, the heat dissipation base 13, and the duct 14, but when the vehicle 20 travels at night or the like, a current is applied to each semiconductor light emitting element 4 of the vehicle lamp 1. When each of them is supplied, each semiconductor light emitting element 6 emits light, and the blue light is transmitted to each lamp module 5 via each transmission fiber 8 and becomes white light by passing through the yellow phosphor 9. Will be converted. Then, the white light passes through the lens 10 and the light distribution is controlled, and then passes through the transparent outer lens 3 and is emitted to the front of the vehicle 20. Therefore, the vehicle lamp 1 functions as a headlamp. Fulfill.

そして、上述のように各半導体発光素子６がそれぞれ発光すると、各半導体発光素子６が発熱するが、その熱は、基板１２と放熱ベース１３を経てヒートシンク１１へと伝導し、該ヒートシンク１１の複数枚の放熱フィン１１ｂから放熱される。車両２０の走行時においては、走行風がダクト１４の吸気口１４ａから該ダクト１４内に流入し、又、ラジエータファンの稼動によって発生する負圧に引かれてダクト１４内を排気口１４ｂに向かって空気が流れるが、その過程において、空気がダクト１４の放熱部１４Ｂに内設されたヒートシンク１１との熱交換によってヒートシンク１１の放熱を促進するため、各半導体発光素子６が強制的に冷却されてその温度上昇が抑えられ、各半導体発光素子６の発光効率と寿命の低下が防がれる。 Then, when each of the semiconductor light emitting elements 6 emits light as described above, each semiconductor light emitting element 6 generates heat, but the heat is conducted to the heat sink 11 via the substrate 12 and the heat dissipation base 13, and the plurality of the heat sinks 11 are present. Heat is dissipated from the heat sink fins 11b. When the vehicle 20 is traveling, the traveling wind flows into the duct 14 from the intake port 14a of the duct 14, and is pulled by the negative pressure generated by the operation of the radiator fan toward the exhaust port 14b in the duct 14. In the process, the air is forcibly cooled in each semiconductor light emitting element 6 in order to promote heat dissipation of the heat sink 11 by heat exchange with the heat sink 11 installed in the heat radiating portion 14B of the duct 14. The temperature rise is suppressed, and the light emission efficiency and life of each semiconductor light emitting element 6 are prevented from being lowered.

又、車両２０の停止時においては、ダクト１４の放熱部１４Ｂに内設された温度の高いヒートシンク１１の周囲の空気が加熱され、その空気の密度が小さくなるためにダクト１４の放熱部１４Ｂを上昇する空気の流れが誘起され、この空気の流れに誘発されて温度の低い外気が吸気口１４ａからダクト１４内に吸引されて排気口１４ｂから排出されるため、ダクト１４内には車両２０の走行時と同様の空気の流れが発生する。そして、ダクト１４内を流れる空気による自然空冷によってヒートシンク１１の放熱が促進されるため、各半導体発光素子６の温度上昇が抑えられる。 Further, when the vehicle 20 is stopped, the air around the high temperature heat sink 11 installed in the heat radiating portion 14B of the duct 14 is heated, and the density of the air becomes small, so that the radiating portion 14B of the duct 14 is used. An ascending air flow is induced, and the low temperature outside air is sucked into the duct 14 from the intake port 14a and discharged from the exhaust port 14b by being induced by this air flow. Therefore, the vehicle 20 is inside the duct 14. The same air flow as when traveling is generated. Then, since the heat dissipation of the heat sink 11 is promoted by the natural air cooling by the air flowing in the duct 14, the temperature rise of each semiconductor light emitting element 6 is suppressed.

又、車両２０の停止時においてラジエータファンが稼動する場合は、ラジエータファンの稼動によって発生する負圧に引かれてダクト１４内を排気口１４ｂに向かって空気が流れるが、その過程において、空気がダクト１４の放熱部１４Ｂに内設されたヒートシンク１１との熱交換によってヒートシンク１１の放熱が促進される。 When the radiator fan operates when the vehicle 20 is stopped, air flows through the duct 14 toward the exhaust port 14b due to the negative pressure generated by the operation of the radiator fan. In the process, the air flows. Heat dissipation of the heat sink 11 is promoted by heat exchange with the heat sink 11 provided inside the heat radiating portion 14B of the duct 14.

そして、本実施の形態では、車両２０の停止時においても温度が比較的低くて車両２０の前方への熱風の回り込みが殆どないエンジンルーム内のフロントグリルとコンデンサ及びラジエータとの間にダクト１４の排気口１４ｂを開口させたため、熱風がダクト１４の排気口１４ｂから流入して該ダクト１４内を逆流することがない。このため、ヒートシンク１１の放熱性能が熱風によって阻害されることがなく、該ヒートシンク１１の放熱が自然空冷によって促進されて各半導体発光素子６の温度上昇が効果的に抑えられる。 Then, in the present embodiment, the duct 14 is located between the front grille in the engine room and the condenser and the radiator in the engine room where the temperature is relatively low even when the vehicle 20 is stopped and the hot air hardly wraps around to the front of the vehicle 20. Since the exhaust port 14b is opened, hot air does not flow in from the exhaust port 14b of the duct 14 and flow back into the duct 14. Therefore, the heat dissipation performance of the heat sink 11 is not hindered by the hot air, and the heat dissipation of the heat sink 11 is promoted by natural air cooling, and the temperature rise of each semiconductor light emitting element 6 is effectively suppressed.

而して、以上の効果は、ファン等の機器を別途要することなく簡単な構成によって得られるため、放熱構造において大幅なコストアップや構造の複雑化を招くことがない。 Therefore, since the above effects can be obtained by a simple configuration without requiring a separate device such as a fan, the heat dissipation structure does not cause a significant cost increase or complicated structure.

ところで、ダクト１４の放熱部１４Ｂの通風面積（放熱部１４Ｂの断面積から放熱フィン１１ｂの断面積を差し引いた面積）Ｓ１に対するダクト１４の排気口１４ｂの開口面積Ｓ３の比率（排気開口率）Ｓ３／Ｓ１を変化させて放熱性能を測定した結果を図６に示す。ここでは、放熱性能を示す指標としては熱抵抗Ｒ（℃／Ｗ）を用いた。 By the way, the ratio of the opening area S3 of the exhaust port 14b of the duct 14 to the ventilation area of the heat radiating portion 14B of the duct 14 (the area obtained by subtracting the cross-sectional area of the heat radiating fins 11b from the cross-sectional area of the heat radiating portion 14B) (exhaust opening ratio) S3. The result of measuring the heat dissipation performance by changing / S1 is shown in FIG. Here, the thermal resistance R (° C./W) was used as an index indicating the heat dissipation performance.

図６に示すように、放熱性能（熱抵抗Ｒ）は、Ｓ３／Ｓ１＝１．０（Ｓ３＝Ｓ１）、つまり、ダクト１４の放熱部１４Ｂの通風面積Ｓ１と排気口１４ｂの開口面積Ｓ３が等しいときに放熱性能が最も高く、Ｓ３／Ｓ１が１．０から外れるに従って放熱性能が次第に低下することが確認された。Ｓ３／Ｓ１＜１．０では、ダクト１４の排気口１４ｂが絞られるためにダクト１４内を流れる空気量が減少し、ヒートシンク１１の放熱性能が低下する。又、逆にＳ３／Ｓ１＞１．０では、ダクト１４の排気口１４ｂが広かるために排気口１４ｂ付近の空気がダクト１４内に逆流し、ヒートシンク１１の放熱性能が低下する。 As shown in FIG. 6, the heat dissipation performance (thermal resistance R) is S3 / S1 = 1.0 (S3 = S1), that is, the ventilation area S1 of the heat dissipation portion 14B of the duct 14 and the opening area S3 of the exhaust port 14b. It was confirmed that the heat dissipation performance was the highest when they were equal, and the heat dissipation performance gradually decreased as S3 / S1 deviated from 1.0. In S3 / S1 <1.0, since the exhaust port 14b of the duct 14 is narrowed down, the amount of air flowing in the duct 14 is reduced, and the heat dissipation performance of the heat sink 11 is lowered. On the contrary, when S3 / S1> 1.0, since the exhaust port 14b of the duct 14 is wide, the air near the exhaust port 14b flows back into the duct 14, and the heat dissipation performance of the heat sink 11 deteriorates.

一般的に部品やユニットを車両に搭載するときには、これらの部品やユニットの小型化が求められる。このため、ダクト１４の排気口１４ｂのサイズを十分に確保することができず、その開口面積Ｓ３が小さくなる傾向にある。従って、ダクト１４の放熱部１４Ｂの通風面積Ｓ１を基準としたときに排気開口率Ｓ３／Ｓ１を０．４〜１．０に設定することが望ましい。但し、自然空冷のようにダクト１４内での空気の流速が遅い場合であっても、ダクト１４の長さや曲げＲ等による圧力損失によって空気の流速が更に遅くなり、このような場合には外気の逆流現象は発生しないため、排気開口率Ｓ３／Ｓ１を０．４〜１．２５の範囲に設定することができる。 Generally, when mounting parts or units on a vehicle, miniaturization of these parts or units is required. Therefore, the size of the exhaust port 14b of the duct 14 cannot be sufficiently secured, and the opening area S3 tends to be small. Therefore, it is desirable to set the exhaust aperture ratio S3 / S1 to 0.4 to 1.0 based on the ventilation area S1 of the heat radiating portion 14B of the duct 14. However, even when the flow velocity of air in the duct 14 is slow as in natural air cooling, the flow velocity of air becomes even slower due to the pressure loss due to the length of the duct 14 and bending R, etc. In such a case, the outside air Since the backflow phenomenon of the above does not occur, the exhaust aperture ratio S3 / S1 can be set in the range of 0.4 to 1.25.

又、ダクト１４の吸気口１４ａの開口面積Ｓ２に関しては、Ｓ２＝Ｓ１とＳ２＞Ｓ１では、放熱性能は殆ど変化しないことも確認された。従って、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の間に次の大小関係：
Ｓ２≧（０．４〜１．２５）Ｓ１≧Ｓ３
が成立すれば、ヒートシンク１１に所期の放熱性能が確保されて各半導体発光素子６の温度上昇を効果的に抑えることができる。 It was also confirmed that with respect to the opening area S2 of the intake port 14a of the duct 14, the heat dissipation performance hardly changes when S2 = S1 and S2> S1. Therefore, the following magnitude relationship between S1, S2, and S3:
S2 ≧ (0.4 to 1.25) S1 ≧ S3
If is satisfied, the heat sink 11 can secure the desired heat dissipation performance, and the temperature rise of each semiconductor light emitting element 6 can be effectively suppressed.

ところで、本実施の形態では、Ｓ１，Ｓ３はそれぞれ吸気口１４ａの開口面積、排気口１４ｂの開口面積としているが、抱くと１４の吸気部１４Ａ及び排気部１４Ｃに吸気口１４ａ及び排気口１４ｂよりも通風面積の小さな箇所がある場合、その最小通風面積をＳ１，Ｓ２とする。又、ダクト１４の放熱部１４Ｂの通風面積も部位によって一定でない場合、放熱部１４Ｂの最小通風面積をＳ２とする。 By the way, in the present embodiment, S1 and S3 have the opening area of the intake port 14a and the opening area of the exhaust port 14b, respectively, but when held, the intake portion 14A and the exhaust portion 14C of the 14 are connected to the intake port 14a and the exhaust port 14b. If there is a place with a small ventilation area, the minimum ventilation area is S1 and S2. Further, when the ventilation area of the heat radiating portion 14B of the duct 14 is not constant depending on the portion, the minimum ventilation area of the heat radiating portion 14B is set to S2.

尚、本実施の形態では、ダクト１４の吸気口１４ａを車両２０の前面（フロントグリル２１の一部）に開口させたが、吸気口１４ａの開口位置は任意であって、車両２０の前面には開口させず、エンジンルーム内の前端下部に前方又は下方に向かって開口させるようにしても良い。 In the present embodiment, the intake port 14a of the duct 14 is opened on the front surface of the vehicle 20 (a part of the front grill 21), but the opening position of the intake port 14a is arbitrary and is on the front surface of the vehicle 20. May be opened forward or downward in the lower part of the front end in the engine room without opening.

ところで、車両によっては車両用灯具のサイズに制限を受けるが、このような車両用灯具の放熱構造においては、図７に示すように、ダクト１４’の放熱部１４Ｂ’に内設されるヒートシンク１１’の横幅を大きく取ることができず、ヒートシンク１’を縦長に構成する場合がある。 By the way, depending on the vehicle, the size of the vehicle lighting equipment is limited, but in such a vehicle lighting equipment heat dissipation structure, as shown in FIG. 7, a heat sink 11 installed internally in the heat dissipation portion 14B'of the duct 14'. The width of the'is not large, and the heat sink 1'may be vertically long.

ここで、図５に示すヒートシンク１１の放熱フィン１１ｂの上下方向の長さを図８（ａ）に示すようにｈ１とすると、図７に示すヒートシンク１１’の放熱フィン１１ｂ’の上下方向の長さｈ２（図８（ｂ）参照）はｈ１よりも長くなっている（ｈ２＞ｈ１）。図８（ａ）に示す長さの短い２枚の放熱フィン１１ｂの間と図８（ｂ）に示す長さの長い２枚の放熱フィン１１ｂ’の間を流れる空気によって各放熱フィン１１ｂ，１１ｂ’の先端（下端）からは速度境界層と温度境界層が空気の流れ方向（上方）に沿って発達する。 Here, assuming that the vertical length of the heat radiating fin 11b of the heat sink 11 shown in FIG. 5 is h1 as shown in FIG. 8A, the vertical length of the heat radiating fin 11b'of the heat sink 11 shown in FIG. H2 (see FIG. 8B) is longer than h1 (h2> h1). The heat radiation fins 11b and 11b are generated by the air flowing between the two short heat radiation fins 11b shown in FIG. 8 (a) and between the two long heat radiation fins 11b'shown in FIG. 8 (b). From the tip (lower end) of', the velocity boundary layer and the temperature boundary layer develop along the air flow direction (upper).

図８（ａ）に示す長さの短い２枚の放熱フィン１１ｂの間では、熱伝達率の低い温度境界層が十分発達しないために放熱フィン１１ｂの放熱性能が大きく低下することはないが、図８（ｂ）に示す長さの長い２枚の放熱フィン１１ｂ’の間では、温度境界層が発達して互いにオーバーラップする領域が存在するため、放熱フィン１１ｂ’の放熱性能が大きく低下する。このため、図８（ｂ）に示す長さの長い２枚の放熱フィン１１ｂ’の間の間隔を図８（ａ）に示す長さの短い２枚の放熱フィン１１ｂの間の間隔よりも大きく設定し、長さの長い２枚の放熱フィン１１ｂ’の間の通路において温度境界層がオーバーラップしないようにする必要がある。因みに、図５に示す横長のヒートシンク１１には９枚の放熱フィン１１ｂが設けられており、図７に示す縦長のヒートシンク１１’には５枚の放熱フィン１１ｂ’が設けられている。 Between the two heat-dissipating fins 11b having a short length shown in FIG. 8A, the heat-dissipating performance of the heat-dissipating fins 11b does not significantly deteriorate because the temperature boundary layer having a low heat transfer coefficient is not sufficiently developed. Between the two long heat radiating fins 11b'shown in FIG. 8B, there is a region where the temperature boundary layer develops and overlaps with each other, so that the heat radiating performance of the heat radiating fins 11b'is greatly deteriorated. .. Therefore, the distance between the two long heat radiation fins 11b'shown in FIG. 8 (b) is larger than the distance between the two short heat radiation fins 11b shown in FIG. 8 (a). It is necessary to set so that the temperature boundary layers do not overlap in the passage between the two long heat radiation fins 11b'. Incidentally, the horizontally long heat sink 11 shown in FIG. 5 is provided with nine heat radiation fins 11b, and the vertically long heat sink 11'shown in FIG. 7 is provided with five heat radiation fins 11b'.

尚、以上の本実施の形態では、ヒートシンクとして、フィン形状がプレートタイプのものを使用したが、プレートタイプ以外のピンタイプや剣山状、蛇腹状等の任意のフィン形状を有するものを使用することができる。 In the above embodiment, the heat sink used has a plate type fin shape, but a pin type other than the plate type and a heat sink having an arbitrary fin shape such as a sword-shaped mountain or a bellows shape should be used. Can be done.

又、以上の実施の形態では、熱源である半導体発光素子とランプモジュールとが伝送ファイバを介して接続されたものを使用したが、半導体発光素子とランプモジュールとが一体化してヒートパイプ等の熱輸送手段を用いてヒートシンクベースと熱的に接続する構成のものも使用することができる。そして、エーミング調整機構のため、ヒートシンクが一定範囲内を移動できるように該ヒートシンクをゴム製のガスケット等を介してハウジングに接続する構成としても良い。 Further, in the above embodiment, the semiconductor light emitting element which is the heat source and the lamp module are connected via the transmission fiber, but the semiconductor light emitting element and the lamp module are integrated to heat the heat pipe or the like. A configuration that is thermally connected to the heat sink base by means of transportation can also be used. Then, because of the aiming adjustment mechanism, the heat sink may be connected to the housing via a rubber gasket or the like so that the heat sink can move within a certain range.

更に、以上は本発明をヘッドランプとして使用される車両用灯具の放熱構造に対して適用した形態について説明したが、本発明は、車両駆動エネルギとしてエンジンを搭載したガソリン車のみに適用が限定されず、電気や水素燃料等を用いた車両に対しても適用可能であり、又、ヘッドランプ以外の任意の車両用灯具の放熱構造に対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、本実施の形態では、半導体発光素子として、青色ＬＥＤを使用したが、青色ＬＥＤ以外のＬＥＤやレーザー等の他の半導体発光素子を光源として使用することができる。 Further, although the embodiment in which the present invention is applied to the heat dissipation structure of a vehicle lamp used as a headlamp has been described above, the present invention is limited to a gasoline vehicle equipped with an engine as vehicle driving energy. Of course, it can also be applied to a vehicle using electricity, hydrogen fuel, or the like, and can also be applied to a heat dissipation structure of any vehicle lamp other than a headlamp. Further, in the present embodiment, the blue LED is used as the semiconductor light emitting element, but other semiconductor light emitting elements such as LEDs and lasers other than the blue LED can be used as the light source.

１ 車両用灯具
２ ハウジング
３ アウタレンズ
４ 灯室
５ ランプモジュール
６ 半導体発光素子（光源）
７ エクステンション
８ 伝送ファイバ
９ 蛍光体
１０ レンズ
１１ ヒートシンク（放熱器）
１１ａ ヒートシンクのベース
１１ｂ ヒートシンクの放熱フィン
１２ 基板
１３ 放熱ベース
１４ ダクト
１４Ａ ダクトの吸気部
１４Ｂ ダクトの放熱部（鉛直部）
１４Ｃ ダクトの排気部
１４ａ ダクトの吸気口
１４ｂ ダクトの排気口
２０ 車両
２１ フロントグリル
２２ フロントバンパ
２３ ボンネット
２４ フロントガラス
２５ 前輪
２６ サイドミラー
Ｓ１ ダクトの放熱部の通風面積
Ｓ２ ダクトの吸気口の開口面積
Ｓ３ ダクトの排気口の開口面積
1 Vehicle lighting equipment 2 Housing 3 Outer lens 4 Lighting room 5 Lamp module 6 Semiconductor light emitting element (light source)
7 Extension 8 Transmission fiber 9 Fluorescent material 10 Lens 11 Heat sink (heat sink)
11a Heat sink base 11b Heat sink heat dissipation fin 12 Board 13 Heat dissipation base 14 Duct 14A Duct intake part 14B Duct heat dissipation part (vertical part)
14C Duct exhaust 14a Duct intake 14b Duct exhaust 20 Vehicle 21 Front grill 22 Front bumper 23 Bonnet 24 Windshield 25 Front wheel 26 Side mirror S1 Duct heat dissipation area Ventilation area S2 Duct intake opening area S3 Opening area of duct exhaust port

Claims (2)

光源と、該光源で発生する熱を放熱する放熱器を備える車両用灯具の放熱構造であって、一部が上下方向に延びる鉛直部を備えるダクトの前記鉛直部に前記放熱器を内設し、前記ダクトの一端に開口する吸気口から流入して該ダクトの他端に開口する排気口から排出される空気によって前記放熱器の放熱を促進して前記光源を冷却する車両用灯具の放熱構造において、
前記ダクトの前記放熱器が内設された箇所の通風面積Ｓ１と、同ダクトの前記吸気口の開口面積Ｓ２及び前記排気口の開口面積Ｓ３を、
Ｓ２≧（０．４〜１．２５）Ｓ１≧Ｓ３
の関係が成立するよう設定し、
前記ダクトの排気口を車両のエンジンルームのフロントグリルとコンデンサ及びラジエータとの間に開口させたことを特徴とする車両用灯具の放熱構造。
The radiator is internally provided in the vertical portion of a duct having a light source and a radiator for radiating heat generated by the light source and having a vertical portion extending in the vertical direction. , A heat dissipation structure of a vehicle lamp that cools the light source by promoting heat dissipation of the radiator by air flowing in from an intake port opened at one end of the duct and discharged from an exhaust port opening at the other end of the duct. In
The ventilation area S1 of the duct where the radiator is installed, the opening area S2 of the intake port of the duct, and the opening area S3 of the exhaust port of the duct.
S2 ≧ (0.4 to 1.25) S1 ≧ S3
Set so that the relationship is established,
A heat-dissipating structure for a vehicle lamp, characterized in that the exhaust port of the duct is opened between the front grille of the engine room of the vehicle and a condenser and a radiator .
前記光源と前記放熱器が熱的に接続していることを特徴とする請求項１記載の車両用灯具の放熱構造。 The heat radiating structure for a vehicle lamp according to claim 1, wherein the light source and the radiator are thermally connected .

Images