JP2006286395A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】より確実にLEDの温度を低下させることのできる車両用灯具を提供すること。
【解決手段】車両用灯具の一例であるヘッドランプ1の光源としてLED15を使用し、LED15に熱伝導部20を接触させ、この熱伝導部20をヒートシンク21に接触させる。また、ヒートシンク21を内設すると共に、2箇所で開口した通風路31を設ける。この2箇所の開口部分のうち、一方は前方に向けて開口した入風口34となっている。このヘッドランプ1の点灯時にはLED15が発光し、LED15の発光時の熱は熱伝導部20を伝わってヒートシンク21に伝えられる。また、入風口34が前方に向けて開口しているので、通風路31内には空気が流れ易くなっている。このため、ヒートシンク21は通風路31内の空気に対して放熱し易くなる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両用灯具に関するものである。特に、この発明は、耐久性の向上を図ることのできる車両用灯具に関するものである。
従来の車両用灯具では、消費電力の低減を図るために光源としてLEDを使用しているものがある。しかし、車両用灯具点灯時の光度を向上させるためにLEDの高光束量化を図ると、LEDは発熱し易くなっていた。このため、従来の車両用灯具では、LEDの高光束量化に伴う発熱を低減させるために、様々な手段が用いられている。例えば、特許文献1では、光源となるLEDを内設するハウジングの内部から外部にかけてヒートパイプを設け、ヒートパイプにおけるハウジングの内部側の端部は前記LEDを接触させ、ヒートパイプにおけるハウジングの外部側の端部はヒートシンクに接触させている。これにより、LEDが発光することによって発生した熱は、ヒートパイプ内の冷媒が還流することよりヒートシンクに伝達され、LEDの温度を低下させることができる。
特開2004−127782号公報
しかしながら、上述した車両用灯具では、ヒートシンクで外部に放出する熱量よりもヒートシンクがLEDから受ける熱量の方が多くなった場合に、LEDで発生した熱をヒートシンクで放熱することが困難になる虞がある。このため、LEDの温度が低減せず、温度が高過ぎることに起因して耐久性が低減する虞があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より確実にLEDの温度を低下させることのできる車両用灯具を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る車両用灯具は、光源となるLEDと、前記LEDに接触する熱伝導部と、前記熱伝導部に接触する放熱部と、前記放熱部を内設する通風路と、前記通風路に設けられると共に前記通風路において前記放熱部よりも上流側に位置し、車両の走行風を取り入れる入風口と、前記通風路に設けられると共に前記通風路において前記放熱部よりも下流側に位置し、通風路内を流れる空気を排出する排気口と、を備えることを特徴とする。
この発明では、熱伝導部を介してLEDを放熱部に接続し、放熱部を通風路に内設している。また、通風路には当該車両用灯具を装備する車両の走行時に走行風を取り入れる入風口と、通風路内を流れる空気を排出する排気口とを設け、放熱部は入風口と排気口との間に位置させる。これにより、車両走行中には通風路内には入風口から外気が導入され、通風路内の空気は排気口から排出されるため、通風路内は常に外部から取り込まれた空気が流れている。この空気は、発光時のLEDの温度よりも低いため、発光時に発生したLEDの熱は熱伝導部を介して放熱部に伝えられ、通風路内を流れる空気と放熱部との間で熱交換が行なわれる。これにより、LEDで発生した熱は、放熱部から通風路内を流れる空気に対して、より確実に放熱される。この結果、より確実にLEDの温度を低下させることができる。
また、この発明に係る車両用灯具は、前記通風路には、前記放熱部の近傍に凸部が配設されていることを特徴とする。
この発明では、放熱部の近傍の通風路の凸部を設けることにより、放熱部付近の空気の流れを乱すことができる。このように空気が乱れて流れると、空気の流れが乱れずにスムーズに流れた場合と比較して、熱交換が行なわれ易くなる。このため、放熱部は、流れが乱れた通風路内の空気に対して、より確実に放熱することができる。この結果、より確実にLEDの温度を低下させることができる。
また、この発明に係る車両用灯具は、前記LEDで発せられた光の照射方向にはレンズが設けられており、前記熱伝導部と前記レンズとの双方の近傍にはヒートパイプが位置しており、前記熱伝導部の近傍には前記ヒートパイプの受熱部が位置していると共に、前記レンズの近傍には前記ヒートパイプの放熱部が位置していることを特徴とする。
この発明では、熱伝導部の近傍にヒートパイプに受熱部を位置させ、レンズの近傍にヒートパイプの放熱部を位置させることにより、ヒートパイプ内の冷媒は還流し、LEDから伝えられた熱伝導部の熱はレンズに伝えられる。この結果、より確実にLEDの温度を低下させることができる。また、LEDで発生した熱が熱伝導部とヒートパイプとを介してレンズに伝えられることにより、レンズの温度は上昇する。これにより、例えばレンズに雪や氷が付着した場合でも、これらを溶かすことができる。この結果、レンズへの着雪や着氷を抑制することができる。
また、この発明に係る車両用灯具は、前記排気口には開閉部が設けられており、前記放熱部には温度検出手段が設けられており、前記開閉部は、前記温度検出手段で検出した温度が所定の温度以上の場合には前記排気口を開き、前記温度検出手段で検出した温度が所定の温度以下の場合には前記排気口を閉じることを特徴とする。
この発明では、排気口の開閉部を設け、当該開閉部は、放熱部の温度が所定の温度以上の場合には排気口を開いている。これにより、通風路内の空気の流れを良好になるので、放熱部からはLEDで発生した熱を通風路に放熱し、LEDの温度の低下を図ることができる。また、開閉部は、放熱部の温度が所定の温度以下の場合には排気口を閉じている。これにより、放熱部での放熱性は低減するので、熱伝導部とヒートパイプとを介してレンズの温度は上昇し易くなり、レンズへの着雪や着氷を抑制することができる。これらの結果、LEDの温度の低下と、レンズへの着雪や着氷を抑制とを両立することができる。
また、この発明に係る車両用灯具は、前記通風路には前記排気口が複数設けられており、前記複数の前記排気口のうち、一部の前記排気口には開閉部が設けられていると共に他の前記排気口には前記通風路内の空気を前記通風路外に排出する排気手段が設けられており、前記開閉部及び前記排気手段は、前記開閉部及び前記排気手段を制御する制御部に接続されていると共に、前記制御部には、前記車両の速度である車速を検出する車速検出手段が接続されており、前記制御部は、前記車速検出手段で検出した前記車速より前記通風路内を流れる空気の流速を導出し、前記開閉部は、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が所定の流速よりも遅い場合には前記排気口を閉じ、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも速い場合には前記排気口を開き、前記排気手段は、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも遅い場合には作動し、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも速い場合には停止することを特徴とする。
この発明では、制御部で導出した通風路内の空気の流速が所定の流速よりも速い場合には開閉部を開き、通風路内の空気の流速が遅い場合には開閉部を閉じて排気手段を作動させている。つまり、車速が速くなることにより通風路内の空気の流速が速い場合には、排気口を開くだけで通風路内に多くの空気を流すことができ、放熱部での多くの熱を放熱することができる。一方、車速が遅くなり、通風路内の空気の流速が遅い場合には、排気口を開くだけでは通風路内には空気を取り入れるのが困難になる。このため、通風路内の空気の流速が遅い場合には、開閉部を閉じ、排気手段を作動させて強制的に通風路内の空気を排出することにより、入風口から通風路内に空気を取り入れ、通風路内に多くの空気を流している。これにより、放熱部での多くの熱を放熱することができる。従って、通風路内の空気の流速が速い場合には開閉部を開き、通風路内の空気の流速が遅い場合には開閉部を閉じて排気手段を作動させることにより、制御部で導出した通風路内の空気の流速がどのような場合でも通風路内に多くの空気を流すことができ、より確実にLEDで発生した熱を放熱部で放熱することができる。この結果、より確実にLEDの温度を低下させることができる。
本発明に係る車両用灯具は、より確実にLEDの温度を低下させることができる、という効果を奏する。
以下に、本発明に係る車両用灯具の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の説明は、本発明の車両用灯具を搭載した車両の前方、後方、上側、下側を、車両用灯具においても前方、後方、上側、下側として説明する。また、本発明に係る車両用灯具は、様々な車両用灯具が考えられるが、実施例として、車両の前部に装備するヘッドランプを説明する。
図1は、本発明の実施例1に係るヘッドランプの要部断面図である。図2は、図1のA−A断面図である。同図に示すヘッドランプ1は、ハウジング5と、当該ハウジング5の前方に位置すると共に透明に形成されたレンズであるアウターレンズ7とが嵌合することにより、ハウジング5内に灯室8が形成されている。この灯室8内には、複数のリフレクタ9が設けられており、各リフレクタ9の内面には、アルミ蒸着等によって反射面10が形成されている。この反射面10は、放物面を基調とした形状の一部の形状になっている。また、このリフレクタ9の内側には、光源となるLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)15が配設されている。LED15は、リフレクタ9の後端部に形成された挿通孔(図示省略)より発光部分が挿通され、反射面10の形状である放物面の光学基準点に発光部分が位置するように、リフレクタ9に固定されている。また、このLED15は、電源となるバッテリー(図示省略)に電気的に接続されている。
複数設けられているリフレクタ9の後方には、熱伝導率の高い部材によって形成された熱伝導部20が配設されている。この熱伝導部20は、一部がハウジング5の後方側の壁面6から灯室8外に露出するように形成されており、さらに当該熱伝導部20は、この部分から前方に折り曲げられ、各リフレクタ9に配設されている前記LED15に接触する部分を有している。熱伝導部20の、この前方に折り曲げた部分は、リフレクタ9に固定されたLED15に接触している。
このように、ハウジング5の壁面6から露出している部分の熱伝導部20における後方側の面、つまり、この部分の熱伝導部20における灯室8側の面と反対側の面には、放熱部となるヒートシンク21が設けられている。このヒートシンク21は、熱伝導率の高い部材により形成されており、熱伝導部20に接触している。また、ヒートシンク21において熱伝導部20に接触している側の面の反対側の面には、平板からなるフィン22が複数形成されており、当該フィン22は、後方に突出するように形成されている。
前記ハウジング5の後方側には、通風部30が設けられている。この通風部30は、ハウジング5の後方側の壁面6の一部を覆うように、内側が空洞になった形状で形成されている部分を有している。また通風部30は、この部分の下方から、略円筒形の形状で略下方伸び、さらに下方に伸びた端部から略円筒形の形状で前方に伸びた部分を有しており、この部分は入風部33として形成されている。さらに、当該通風部30は、上記のハウジング5の後方側の壁面6の一部を覆うように形成された部分の上方付近の部分から、略円筒形の形状で後方に伸びた部分を有しており、この部分は排気部36として形成されている。また、通風部30は、これら各部の内側部分が全て連続して形成されており、この内側部分は通風路31となっている。さらに、前記入風部33の前端部分は入風口34として形成されており、前記排気部36の後端部分は排気口37として形成されている。これにより、通風路31は、入風口34と排気口37との2箇所で開口しており、入風口34は前方に向けて開口し、排気口37は後方に向けて開口している。
また、通風部30は、ハウジング5の後方側の壁面6の一部を覆うように形成された部分を有しているが、この部分には、ヒートシンク21が設けられている。このため、通風部30は、ヒートシンク21全体を覆うように形成されており、ヒートシンク21は、通風路31に内設されている。さらに、ヒートシンク21は、通風路31内において、入風口34と排気口37との間に位置している。
この実施例1に係るヘッドランプ1は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記ヘッドランプ1を点灯する際には、まず、LED15が発光する。LED15が発光すると、LED15からの光のうちの一部の光はリフレクタ9の反射面10の方向に向かい、当該反射面10によって反射される。反射面10の形状は、放物面を基調とした形状の一部で形成されているため、放物面の光学基準点に発光部分が位置しているLED15の光が反射面10で反射した場合には、反射した光は前方に向かう。このようにLED15からの光を反射する反射面10の前方には、アウターレンズ7が位置しているため、反射面10で反射した光はアウターレンズ7の方向に向かい、アウターレンズ7を透過して外部を照射する。
このようにヘッドランプ1を点灯するのは、主に夜間など周囲が暗い状況で当該ヘッドランプ1が装備される車両(図示省略)を走行させる場合である。このため、ヘッドランプ1は、車両の走行時に点灯させる場合が多いが、ヘッドランプ1は車両の前方に装備されており、また、前記入風口34は前方に向けて開口している。このため、入風口34からは、車両走行時の走行風が通風路31内に取り入れられる。通風路31は、入風口34と排気口37との2箇所で開口しているため、入風口34から走行風が通風路31内に入り込んだ場合には、この走行風、つまり空気は通風路31内を流れ、排気口37から排出される。その際に、入風口34から排気口37までの空気の通り道には、前記ヒートシンク21が位置している。
このヒートシンク21は、前記熱伝導部20に接触しており、熱伝導部20はLED15に接触している。LED15は上記のように発光すると、発光と同時に発熱する。ヒートシンク21及び熱伝導部20は、熱伝導率の高い部材で形成されているため、LED15の発光時に発生した熱は、当該LED15に接触している熱伝導部20に伝えられ、熱伝導部20に伝えられた熱は、当該熱伝導部20に接触しているヒートシンク21に伝えられる。また、このヒートシンク21は、通風路31内に位置している。このため、ヒートシンク21に伝えられた熱は、通風路31内を流れる空気に対して放熱される。つまり、通風路31内を流れる空気は、車両の外部の空気が入風口34から通風路31内に入り込んだものであり、この空気は、LED15の発光時の熱が伝えられたヒートシンク21の温度よりも低いため、この空気とヒートシンク21との間で熱交換が行なわれる。特に、ヒートシンク21には、複数のフィン22が設けられており、通風路31内を流れる空気に接触する面積が大きいため、より熱交換が行なわれ易くなっている。
このように、ヒートシンク21と通風路31内の空気とで熱交換が行なわれることにより、熱交換が行なわれた空気の温度は上昇するが、通風路31には排気口37が設けられているため、この空気は排気口37から排出される。つまり、当該通風路31は、入風口34から排気口37に向けて空気が流れるように形成されているため、入風口34側が上流側となり、排気口37側が下流側となる。即ち、入風口34は通風路31においてヒートシンク21よりも上流側に位置し、排気口37は通風路31においてヒートシンク21よりも下流側に位置している。
このため、車両の走行時には、入風口34から順次通風路31内に空気が取り込まれ、この空気は入風口34よりも下流側に位置するヒートシンク21の方向に向かい、ヒートシンク21との間で熱交換が行なわれる。さらに、このヒートシンク21との間で熱交換が行なわれ、温度が高くなった空気は、ヒートシンク21よりも下流側に位置する排気口37から排出される。これにより、車両の走行時には、ヒートシンク21は常に温度の低い空気と熱交換が行なわれるので、熱伝導部20を介して伝えられたLED15の熱は、ヒートシンク21によって通風路31内を流れる空気に放熱される。
以上のヘッドランプ1は、熱伝導部20を介してLED15をヒートシンク21に接続している。これにより、LED15の発光時に発生する熱は、ヒートシンク21に伝えられる。また、ヒートシンク21は、通風路31内に設けられ、さらに、通風路31内における入風口34と排気口37との間に設けられている。これにより、車両の走行時に順次入風口34から通風路31内に入り込み、排気口37の方向に流れる空気に対して、ヒートシンク21はLED15から伝えられた熱を放熱することができる。この空気は、車外の空気であるため、通風路31内のヒートシンク21に到達するまではヒートシンク21の温度よりも低く、ヒートシンク21との間で熱交換が行なわれて温度が高くなった空気は、排気口37から排出される。車両の走行中には、これらが連続的に行なわれるため、ヒートシンク21の熱は、通風路31内を流れる空気に対して、より確実に放熱される。
従って、LED15で発生した熱は、ヒートシンク21から通風路31内を流れる空気に対して、より確実に放熱される。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。また、このようにLED15の温度を効果的に低下させることができるので、熱が上昇し過ぎることに起因する破損を抑制できる。この結果、LED15の耐久性の向上を図ることができる。
実施例2に係るヘッドランプは、実施例1に係るヘッドランプと略同様の構成であるが、開閉部と排気ファンが設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例1と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。図3は、本発明の実施例2に係るヘッドランプの要部断面図である。同図にヘッドランプ50が有する通風部30は、排気部36に、当該排気部36における上流側と排気口37との間に略円筒形の形状で分岐した部分を有している。この略円筒形の形状で分岐した部分は強制排気部51として形成されており、強制排気部51の先端は、通風路31内の空気を排出する排気口の一部である強制排気口52として形成されている。強制排気部51の内側部分は排気部36の内側部分と連続して形成されており、強制排気部51の内部も通風路31の一部となっている。このため、通風路31は、強制排気口52によっても開口している。また、強制排気口52には、排気手段である排気ファン53が備えられている。この排気ファン53は、通電することによって作動するように形成されており、排気ファン53が作動すると、通風路31内の空気が強制排気口52から通風路31外に排出される。
また、排気部36の後端に位置する排気口37には、開閉部55が設けられており、この開閉部55は、排気口37を開閉可能に設けられている。また、排気口37の近傍にはシリンダ56が設けられており、開閉部55は、シリンダ56が有するロッド57に接続されている。このため、シリンダ56が作動し、ロッド57が伸縮することによって開閉部55は排気口37を開閉する。また、シリンダ56及び排気ファン53は制御部60に接続されており、制御部60には、当該ヘッドランプ50を搭載した車両の速度を検出する車速検出手段である車速センサ63が接続されている。
図4は、図1に示した制御部の構成図である。また、制御部60には、処理部61及び記憶部62が設けられており、これらは互いに接続されている。制御部60に接続されている前記車速センサ63、シリンダ56及び排気ファン53は、制御部60内の処理部61に接続されている。また、記憶部62には、実施例2のヘッドランプ50を制御するコンピュータプログラムが格納されている。ここで、記憶部62は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、又はフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ(CD−ROM等のような読み出しのみが可能な記憶媒体)や、RAM(Random Access Memory)のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
また、上記コンピュータプログラムは、コンピュータシステムにすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、当該ヘッドランプ50を制御するものであってもよい。また、処理部61の機能を実現するための上記コンピュータプログラムをコンピュータシステムで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより当該ヘッドランプ50を制御してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
処理部61は、メモリ(図示省略)及びCPU(図示省略)により構成されている。前記車速センサ63で検出した車速から、ヘッドランプ50を制御する際には、予め設定されているヘッドランプ50の制御方法の手順に基づいて、処理部61が前記コンピュータプログラムを当該処理部61に組み込まれたメモリに読み込んで演算する。その際に処理部61は、適宜記憶部62へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、この処理部61は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
この実施例2に係るヘッドランプ50は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例2に係るヘッドランプ50は、実施例1に係るヘッドランプ1と同様に、ヘッドランプ50の点灯時にはLED15が発光し、LED15の発光時に発生する熱は熱伝導部を介してヒートシンク21に伝えられる。ヒートシンク21に伝えられた熱は、通風路31内を流れる空気との間で熱交換を行い、これにより、ヒートシンク21の熱は通風路31内の空気に放熱される。
また、車速センサ63では、当該ヘッドランプ50を搭載する車両の速度、即ち、車速を検出しており、検出した結果は制御部60に伝達される。制御部60では、検出した車速に応じて排気ファン53及びシリンダ56を制御する。具体的には、開閉部55によって排気口37を閉じて排気ファン53を作動させた場合の通風路31内の空気の流速であるファン平均流速を予め算出しておく。また、車速センサ63では車速を検出しているので、検出した車速より、通風路31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、シリンダ56のロッド57を伸ばして開閉部55で排気口37を閉じ、また、排気ファン53を作動させる(図3)。これにより、通風路31内の空気は強制排気口52から強制的に排出されるので、これに応じて入風口34からは外気が取り込まれ、通風路31内に空気が流れる。
図5は、図3のヘッドランプの排気口を開いた状態を示す図である。また、車速センサ63で検出した車速より算出した通風路31内の空気の流速が、ファン平均流速よりも速い場合には、シリンダ56のロッド57を縮めて開閉部55を回動させることにより排気口37を開き、また、排気ファン53を停止する(図5)。これにより、実施例1のヘッドランプ1と同様に通風路31内には入風口34から走行風が取り込まれ、この走行風による空気が通風路31内を流れて排気口37から排出される。
図6は、実施例2に係るヘッドランプの制御の処理手順を示すフロー図である。実施例2に係るヘッドランプ50を制御する場合には、まず、上述したように、予め制御部60でファン平均流速を算出しておく。次に、車速センサ63で車速を検出する(ステップST1)。この車速センサ63は、車内に設けられたスピードメータ(図示省略)用に設けられた車速センサ63や、エンジンの制御用に設けられた車速センサ63等を用いてもよい。車速センサ63で検出された車速は、制御部60に伝えられる。
次に、制御部60で通風路31に流入した空気の流速を導出する、つまり計算する(ステップST2)。この計算は、車速センサ63から伝えられた車速より、通風路31内を流れる空気の流速を、制御部60で算出する。次に、算出した通風路31内の空気の流速が、前記ファン平均流速よりも速いか否かを制御部60で判断する(ステップST3)。通風路31内の空気の流速が、ファン平均流速よりも速いと制御部60で判断した場合には、後述するステップST4に移行し、ファン平均流速よりも遅いと制御部60で判断した場合には、後述するステップST6に移行する。
算出した通風路31内の空気の流速が、ファン平均流速よりも速いと制御部60で判断した場合には、排気口37を開く(ステップST4)。つまり、通風路31内の空気の流速が、ファン平均流速よりも速いと制御部60で判断した場合には、制御部60からシリンダ56に対して制御信号を送ることにより、シリンダ56はロッド57を縮める。これにより、開閉部55は排気口37が開く方向に回動し、排気口37は開かれる。次に、排気ファン53を停止する(ステップST5)。つまり、制御部60から排気ファン53に対して制御信号を送ることにより、排気ファン53は停止する。これにより、通風路31内を流れる空気は、強制排気口52からはあまり排出されず、主に排気口37から排出される。
また、算出した通風路31内の空気の流速が、ファン平均流速よりも遅いと制御部60で判断した場合には、排気ファン53を作動させる(ステップST6)。つまり、制御部60から排気ファン53に対して制御信号を送ることにより、排気ファン53は作動する。これにより、通風路31内を流れる空気は、強制排気口52から外部に排出される。
次に、排気口37を閉じる(ステップST7)。つまり、制御部60からシリンダ56に対して制御信号を送ることにより、シリンダ56はロッド57を伸ばす。これにより、開閉部55は排気口37が閉じる方向に回動し、開閉部55によって排気口37は閉じられる。このため、通風路31が開口している部分は入風口34と強制排気口52のみとなり、強制排気口52からは排気ファン53が作動することによって通風路31内の空気が排出される。これにより、通風路31内は車外の気圧に対して負圧になるので、その差圧によって入風口34からは空気が入り込み、入風口34から強制排気口52にかけて通風路31内の空気は流れる。
以上のヘッドランプ50は、車速センサ63で車速を検出し、検出した車速から制御部60で通風路31内を流れる空気の流速を算出し、この算出結果に応じて、開閉部55や排気ファン53を制御している。通風路31内を流れる空気は、車両走行時の走行風を入風口34から取り入れることにより、通風路31内に空気を流しているため、車速が遅い場合や車両が停止している場合には、通風路31内に空気を取り入れることができない。換言すると、車速が速い場合には通風路31内を流れる空気の流速は速くなり、車速が遅くなるに従って通風路31内を流れる空気の流速は遅くなる。このように、通風路31内を流れる空気の流速が遅くなると、単位時間当たりにヒートシンク21に接触する空気の量が減少するため、ヒートシンク21は通風路31内の空気に対して放熱し難くなる。
このため、実施例2に係るヘッドランプ50では、排気口37を開閉する開閉部55と、強制排気口52から通風路31内の空気を強制的に排出する排気ファン53を設け、さらに、これらを制御部60で制御している。これにより、制御部60で算出された通風路31内の空気の流速が遅い場合、つまり、車速が遅い場合には、開閉部55で排気口37を閉じ、排気ファン53を作動させて通風路31内の空気を強制排気口52から排出している。従って、通風路31内には、入風口34から空気が入り込むので、通風路31内を実際に流れる空気の流速は速くなり、単位時間当たりにヒートシンク21に接触する空気の量も増加するので、ヒートシンク21は通風路31内の空気に対して放熱し易くなる。これにより、いかなる車速においても通風路31内に多くの空気を流すことができ、より確実にLED15で発生した熱をヒートシンク21で放熱することができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
なお、上記の制御部60は、車速センサ63で検出した車速から、制御部60で通風路31内を流れる空気の流速を算出し、この流速をファン平均流速と比較しているが、通風路31内を流れる空気の流速同士を比較するのではなく、車速同士を比較してもよい。つまり、車速センサ63で検出した車速が、所定の車速よりも速い場合には、開閉部55を回動させることにより排気口37を開くと共に排気ファン53を停止させ、車速センサ63で検出した車速が、所定の車速よりも遅い場合には、開閉部55で排気口37を閉じると共に排気ファン53を作動させてもよい。車速同士を比較した場合でも、このように車速に関わらず通風路31内に多くの空気を流すことができるので、より確実にLED15で発生した熱をヒートシンク21で放熱することができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
実施例3に係るヘッドランプは、実施例1及び実施例2に係るヘッドランプと略同様の構成であるが、開閉部とヒートパイプが設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例1と同様なので、その説明を省略するとともに、同一の符号を付す。また、実施例3に係るヘッドランプでは、LEDの一例として1W型の白色LEDを使用しているものとして説明する。図7は、本発明の実施例3に係るヘッドランプの要部断面図である。図8は、図7のB−B断面図である。同図に示すヘッドランプ70の熱伝導部20の近傍にはヒートパイプ71が位置しており、このヒートパイプ71の端部は前記アウターレンズ7の近傍に位置している。詳細には、ヒートパイプ71は、断面が略矩形状のパイプで形成されており、このヒートパイプ71の端部の一端がアウターレンズ7の上部の近傍に位置し、他端がアウターレンズ7の下部の近傍に位置している。さらに、両端部分の間の部分はハウジング5の後方に位置する壁面6の後ろ側の面に沿って形成されている。つまり、ヒートパイプ71は、中央付近の部分が前記壁面6の後ろ側の面に沿って形成されており、さらに、両端部分が前方に向かうように折り曲げられ、一方の端部はアウターレンズ7の上部の近傍に位置し、他方の端部はアウターレンズ7の下部の近傍に位置している。このように形成されるヒートパイプ71の内部には、冷媒(図示省略)が封入されている。この冷媒は、所定の温度を境として液体と気体との間で相変化するようになっている。
このように形成されるヒートパイプ71のうち、熱伝導部20の近傍の位置には受熱部72が位置しており、受熱部72は熱伝導部20及びヒートシンク21に接触している。また、このヒートパイプ71のうち、アウターレンズ7の近傍に位置する両端部分は、共に放熱部73となっている。また、ヒートパイプ71の両端部分に位置する放熱部73は、熱伝導率の高い部材で形成された加熱板75に接続されており、加熱板75はアウターレンズ7に接触している。また、加熱板75がアウターレンズ7に接触している部分付近では、アウターレンズ7はハウジング5に固定されており、詳しくは、アウターレンズ7は熱伝導率の低い部材によって形成される断熱材76を介してハウジング5に固定されている。つまり、アウターレンズ7とハウジング5との間には、断熱材76が配設されている。
また、実施例3に係るヘッドランプ70は、実施例2に係るヘッドランプ50と同様に排気口37の近傍にシリンダ56と開閉部55とが設けられており、シリンダ56のロッド57の伸縮によって開閉部55が作動し、排気口37が開閉するようになっている。また、シリンダ56は、実施例2に係るヘッドランプ50と同様に制御部60に接続されている。また、ヒートシンク21には温度センサ77が設けられており、この温度センサ77は、制御部60に接続されている。
この実施例3に係るヘッドランプ70は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例3に係るヘッドランプ70は、実施例1に係るヘッドランプ1と同様に、ヘッドランプ70の点灯時にはLED15が発光し、LED15の発光時に発生する熱は熱伝導部20を介してヒートシンク21に伝えられる。ヒートシンク21に伝えられた熱は、通風路31内を流れる空気との間で熱交換を行い、これにより、ヒートシンク21の熱は通風路31内の空気に放熱される。
また、ヒートシンク21にはヒートパイプ71の受熱部72が接触している。これにより、ヒートパイプ71内の冷媒に、ヒートシンク21を介してLED15発光時の熱が伝達される。ヒートパイプ71内の冷媒は、受熱部72付近では液体になっているが、このようにヒートシンク21を介してLED15発光時の熱が伝達されることにより、冷媒の温度は上昇し、液体から気体に相変化する。気体となった冷媒は、当該ヒートパイプ71内を放熱部73の方向に移動する。放熱部73には加熱板75が接触しているが、この加熱板75は熱伝導率が高い部材によって形成されているため、放熱部73の方向に移動した冷媒の熱は、加熱板75に伝えられ易くなっている。
また、加熱板75はアウターレンズ7にも接触している。アウターレンズ7は、車両の前部で外気にさらされているため、ヘッドランプ70点灯時のLED15の温度より低くなっている。このため、アウターレンズ7には、加熱板75に伝えられた前記冷媒の熱が伝えられ、アウターレンズ7の温度は高くなる。一方、加熱板75を介して冷媒の熱がアウターレンズ7に伝えられると、冷媒の温度は低くなる。つまり、ヒートパイプ71内の冷媒とアウターレンズ7とは、加熱板75を介して熱交換をする。その際に、アウターレンズ7とハウジング5との間には断熱材76が設けられているので、ヒートパイプ71内の冷媒からアウターレンズ7に伝えられた熱は、ハウジング5には伝えられ難くなっている。
また、ヒートパイプ71内の放熱部73付近に気体の状態で位置する冷媒の熱が、熱交換によってアウターレンズ7に伝えられて当該冷媒の温度が低くなると、冷媒は気体から液体に相変化する。このように液体になった冷媒は、再び受熱部72の方向に移動する。つまり、冷媒は、受熱部72と放熱部73との間で相変化しながらヒートパイプ71内を還流する。
図9は、図7のヘッドランプの排気口を開いた状態を示す図である。ヒートシンク21に設けられた温度センサ77は、ヒートシンク21の温度を検出し、検出した温度を制御部60に伝達する。制御部60では、温度センサ77で検出したヒートシンク21の温度よりLED15の温度を推定する。推定したLED15の温度が所定の温度よりも低い場合にはシリンダ56を作動させて開閉部55で排気口37を閉じ(図7)、推定したLED15の温度が所定の温度よりも高い場合にはシリンダ56を作動させて排気口37を開く(図9)。
図10は、実施例3に係るヘッドランプの制御の処理手順を示すフロー図である。実施例3に係るヘッドランプ70を制御する場合には、ヘッドランプ70を点灯し、LED15が発光している状態で、まず、温度センサ77でヒートシンク21の温度を検出する(ステップST11)。温度センサ77で検出したヒートシンク21の温度は、制御部60に伝達される。次に、制御部60で、温度センサ77から伝達された温度よりLED15の温度を推定する(ステップST12)。このLED15の温度の推定は、LED15からヒートシンク21まで伝達される熱量や、外気温などに応じて低下するヒートシンク21の温度などを考慮して推定する。
次に、LED15の推定温度が、90℃に到達しているか否かを制御部60で判断する(ステップST13)。LED15の推定温度が90℃に到達していると制御部60で判断した場合には、後述するステップST14に移行し、90℃に推定していないと制御部60で判断した場合には、後述するステップST15に移行する。
LED15の推定温度が90℃に到達していると制御部60で判断した場合には、排気口37を開く(ステップST14)。つまり、LED15を発光させることによりLED15の温度が上昇していると判断した場合には、制御部60からシリンダ56に対して制御信号を送ることにより、シリンダ56はロッド57を縮める。これにより、開閉部55は排気口37が開く方向に回動し、排気口37は開かれる。
また、LED15の推定温度が90℃に到達していないと制御部60で判断した場合には、次に、LED15の温度が70℃に減少しているか否かを制御部60で判断する(ステップST15)。LED15の推定温度が70℃に減少していると制御部60で判断した場合には、後述するステップST16に移行し、70℃に減少していないと制御部60で判断した場合には、一連の制御フローは終了する。
LED15の推定温度が70℃に減少していると制御部60で判断した場合には、排気口37を閉じる(ステップST16)。つまり、制御部60からシリンダ56に対して制御信号を送ることにより、シリンダ56はロッド57を伸ばす。これにより、開閉部55は排気口37が閉じる方向に回動し、開閉部55によって排気口37は閉じられる。このため、通風路31が開口している部分は入風口34のみとなり、通風路31内の空気が排出される部分がなくなるため、通風路31内の空気は流れ難くなる。
以上のヘッドランプ70は、内部で冷媒が還流するヒートパイプ71の受熱部72を熱伝導部20に接触させ、当該ヒートパイプ71の放熱部73をアウターレンズ7の近傍に位置させている。これにより、LED15の発光時の熱は熱伝導部20からヒートパイプ71の受熱部72に伝えられ、受熱部72に位置する冷媒に伝えられる。このように受熱部72に位置する冷媒に熱が伝えられた場合には、冷媒が液体から気体に相変化し、気体となった冷媒が放熱部73の方向に流れる。冷媒が放熱部73の方向に流れた場合には、冷媒が受けた熱は、加熱板75を伝わってアウターレンズ7に伝達され、アウターレンズ7と冷媒との間で熱交換が行なわれる。これにより、アウターレンズ7の温度は上昇する。
このアウターレンズ7は、車両の外部に面しているため、降雪時には着雪し易く、また、気温が低い場合には着氷し易くなっている。このため、LED15発光時の熱を受け、温度が上昇した冷媒との間で熱交換を行なってアウターレンズ7の温度が上昇し、アウターレンズ7に着雪したり着氷したりした場合でも、これらを溶かすことができる。この結果、アウターレンズ7への着雪や着氷を抑制することができる。
一方、アウターレンズ7との間で熱交換が行なわれ、温度が下がった冷媒は気体から液体に相変化し、放熱部73から受熱部72の方向に移動する。つまり、冷媒はヒートパイプ71内を還流する。これにより、LED15発光時の熱は冷媒を介してアウターレンズ7に伝えられる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
また、ヒートシンク21に温度センサ77を設け、温度センサ77でヒートシンク21の温度を検出し、検出した温度からLED15の温度を推定している。さらに、推定したLED15の温度によって排気口37を開いたり閉じたりしており、LED15の推定温度が90℃以上の場合には排気口37を開き、LED15の推定温度が70℃以下の場合には排気口37を閉じている。これにより、LED15の温度が高くなった場合には排気口37を開くことにより通風路31内の空気を入風口34から排気口37の方向に流すことができるので、LED15の発光時の熱を、ヒートシンク21を介して通風路31内の空気に、より確実の放熱することができる。また、LED15の温度が低くなった場合には、排気口37を閉じることにより、通風路31内の空気は流れ難くなるので、LED15の熱は通風路31内の空気に放熱し難くなり、ヒートパイプ71内の冷媒によってLED15の熱をより確実にアウターレンズ7に放熱し、アウターレンズ7の温度を上昇させることができる。
従って、LED15の推定温度に応じて排気口37を開閉することにより、LED15の温度が上昇し過ぎることをより確実に抑制でき、LED15の温度があまり高くない場合でも、アウターレンズ7の温度をより確実に上昇させることができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができると共に、より確実にアウターレンズ7への着雪や着氷を抑制することができる。
なお、開閉部55を作動させることにより排気口37の開閉を行なう温度は、90℃や70℃以外の温度を基準にしてもよい。上述した説明では、LED15が1W型の白色LED15であるものとして説明しているため、排気口37の開閉を行なう温度の基準を90℃や70℃にしているが、LED15の温度が高くなり過ぎることを抑制しつつ、アウターレンズ7の温度を効果的に向上させることができる温度であれば、開閉部55を作動させる基準となる温度は、上記以外の温度に設定してもよい。
図11は、実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。図12は、図11のC−C断面図である。なお、上述したヘッドランプでは、通風路31の壁面は平坦に形成されているが、通風路31内には、突出した部分を設けてもよい。例えば、図11及び図12に示すように、通風路31内のヒートシンク21近傍に凸部として、平坦な板状の形成されたフィン81を複数設けてもよい。このフィン81は、通風路31内においてヒートシンク21に対向する壁面に設けられており、この壁面からヒートシンク21の方向に突出するように設けられている。また、その位置は、通風路31内においてヒートシンク21よりも上流側、即ち、ヒートシンク21よりも入風口34側のヒートシンク21近傍からヒートシンク21に対向する位置にかけて設けられている。
このように、通風路31内に複数のフィン81を設けることにより、ヒートシンク21の近傍を流れる通風路31内の空気の流れを乱すことができる。このように空気が乱れて流れると、空気が乱れずにスムーズに流れた場合と比較して、空気とヒートシンク21との間の熱交換が行なわれ易くなる。このため、ヒートシンク21は、流れが乱れた通風路31内の空気に対して、より確実に放熱することができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
図13は、実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。図14は、図13のD−D断面図である。また、通風路31内に凸部を設ける場合には、上記のようなフィン81以外の形状でもよい。例えば、図13及び図14に示すように、通風路31内に設ける凸部として、複数の突起部82を設けてもよい。複数の突起部82を通風路31内に前記フィン81と同様な範囲に設けることにより、通風路31内のヒートシンク21近傍を流れる空気の流れを乱すことができ、ヒートシンク21から通風路31内の空気に対して、より確実に放熱することができる。つまり、通風路31内におけるヒートシンク21の近傍にフィン81や突起部82などの凸部を設けることにより、ヒートシンク21近傍を流れる空気の流れを乱すことができるので、ヒートシンク21から通風路31に放熱し易くなり、ヒートシンク21を介してLED15の熱を通風路31内の空気に放熱し易くすることができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
図15は、実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。また、実施例1に係るヘッドランプ1は、入風口34を車両の前方に向けて開口することにより、車両走行時の走行風を入風口34から通風路31内に取り入れ、排気口37から排出することにより通風路31内の空気が入風口34から排気口37に向けて流れるように形成されているが、これ以外の方法で通風路31内に空気が流れるようにしてもよい。例えば、図15に示すように、入風口34は車両の後方に向けて開口し、排気口37近傍に排気ファン85を設けてもよい。また、通風路31内の入風口34からヒートシンク21まで間には、フィルタ86が設けられている。このヘッドランプ1の点灯時には、LED15を発光させると同時に排気ファン85を作動させる。この排気ファン85は、作動時に通風路31内の空気を通風路31の外部に排出できるように設けられている。これにより、通風路31内が車外の気圧に対して負圧になるので、車外の気圧との差圧によって通風路31内には入風口34から車外の空気が入り込む。
さらに、通風路31内において入風口34からヒートシンク21までの間にはフィルタ86が設けられているので、このフィルタ86によって入風口34から入り込んだ空気中の大きな異物が取り除かれ、この空気はヒートシンク21付近を通過する。その際に、この空気とヒートシンク21との間で熱交換が行なわれ、ヒートシンク21がLED15から伝えられた熱は、ヒートシンク21付近を通過する空気に対して放熱される。このように、ヒートシンク21から熱を受けた空気は排気口37の方向に向かい、排気ファン85によって排気口37から排出される。従って、排気口37近傍に排気ファン85を設け、ヒートシンク21を通風路31内における入風口34と排気口37との間に位置するように設けることにより、通風路31の形状をどのような形状した場合でも、より確実にヒートシンク21を介してLED15の熱を通風路31内の空気に放熱することができる。この結果、より確実にLED15の温度を低下させる場合におけるヘッドランプ1の形状の自由度を向上させることができる。
また、入風口34と排気口37との間にフィルタ86を設け、フィルタ86によって大きな異物を除去しているので、排気ファン85に大きな異物が衝突することを抑制することができる。これにより、排気ファン85に異物が衝突することに起因する排気ファン85の故障を低減できる。この結果、耐久性の向上を図ることができる。
また、実施例2に係るヘッドランプ50に設けられる強制排気部51や、実施例3に係るヘッドランプ70に設けられるヒートパイプ71などヘッドランプの構成は、上述した構成以外の構成でもよい。例えば、実施例2に係るヘッドランプ50に実施例3に係るヘッドランプ70に設けられるヒートパイプ71を設けてもよい。ヘッドランプの使用環境などに使用条件に応じて、各構成は組み合わせてもよい。
また、上述した説明では、本発明の係る車両用灯具の一例として車両の前部に装備するヘッドランプを説明しているが、本発明に係る車両用灯具は、ヘッドランプ以外のものでもよい。例えば、LED15を光源とするフォグランプなど、光源としてLED15が用いられている車両用灯具であれば、ヘッドランプ以外でもよい。LED15を光源とした車両用灯具に本発明を適用することにより、より確実にLED15の温度を低下させることができる。
以上のように、本発明に係る車両用灯具は、LEDを光源とする車両用灯具に有用であり、特に、LEDの温度が高くなり易い場合に適している。
本発明の実施例1に係るヘッドランプの要部断面図である。 図1のA−A断面図である。 本発明の実施例2に係るヘッドランプの要部断面図である。 図1に示した制御部の構成図である。 図3のヘッドランプの排気口を開いた状態を示す図である。 実施例2に係るヘッドランプの制御の処理手順を示すフロー図である。 本発明の実施例3に係るヘッドランプの要部断面図である。 図7のB−B断面図である。 図7のヘッドランプの排気口を開いた状態を示す図である。 実施例3に係るヘッドランプの制御の処理手順を示すフロー図である。 実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。 図11のC−C断面図である。 実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。 図13のD−D断面図である。 実施例1に係るヘッドランプの変形例を示す図である。
符号の説明
1 ヘッドランプ
5 ハウジング
6 壁面
7 アウターレンズ
8 灯室
9 リフレクタ
10 反射面
15 LED
20 熱伝導部
21 ヒートシンク
22 フィン
30 通風部
31 通風路
33 入風部
34 入風口
36 排気部
37 排気口
50 ヘッドランプ
51 強制排気部
52 強制排気口
53 排気ファン
55 開閉部
56 シリンダ
57 ロッド
60 制御部
61 処理部
62 記憶部
63 車速センサ
70 ヘッドランプ
71 ヒートパイプ
72 受熱部
73 放熱部
75 加熱板
76 断熱材
77 温度センサ
81 フィン
82 突起部
85 排気ファン
86 フィルタ

Claims (5)

  1. 光源となるLEDと、
    前記LEDに接触する熱伝導部と、
    前記熱伝導部に接触する放熱部と、
    前記放熱部を内設する通風路と、
    前記通風路に設けられると共に前記通風路において前記放熱部よりも上流側に位置し、車両の走行風を取り入れる入風口と、
    前記通風路に設けられると共に前記通風路において前記放熱部よりも下流側に位置し、通風路内を流れる空気を排出する排気口と、
    を備えることを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記通風路には、前記放熱部の近傍に凸部が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。
  3. 前記LEDで発せられた光の照射方向にはレンズが設けられており、
    前記熱伝導部と前記レンズとの双方の近傍にはヒートパイプが位置しており、
    前記熱伝導部の近傍には前記ヒートパイプの受熱部が位置していると共に、前記レンズの近傍には前記ヒートパイプの放熱部が位置していることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用灯具。
  4. 前記排気口には開閉部が設けられており、
    前記放熱部には温度検出手段が設けられており、
    前記開閉部は、前記温度検出手段で検出した温度が所定の温度以上の場合には前記排気口を開き、前記温度検出手段で検出した温度が所定の温度以下の場合には前記排気口を閉じることを特徴とする請求項3に記載の車両用灯具。
  5. 前記通風路には前記排気口が複数設けられており、
    前記複数の前記排気口のうち、一部の前記排気口には開閉部が設けられていると共に他の前記排気口には前記通風路内の空気を前記通風路外に排出する排気手段が設けられており、
    前記開閉部及び前記排気手段は、前記開閉部及び前記排気手段を制御する制御部に接続されていると共に、前記制御部には、前記車両の速度である車速を検出する車速検出手段が接続されており、
    前記制御部は、前記車速検出手段で検出した前記車速より前記通風路内を流れる空気の流速を導出し、
    前記開閉部は、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が所定の流速よりも遅い場合には前記排気口を閉じ、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも速い場合には前記排気口を開き、
    前記排気手段は、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも遅い場合には作動し、前記制御部で導出した前記通風路内の空気の流速が前記所定の流速よりも速い場合には停止することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の車両用灯具。
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