JP2008047384A

JP2008047384A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2008047384A
Application number: JP2006220955A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kageyama; 智之影山
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】光源からの光が透過する付近の透光カバーを均等かつ迅速に温めることができ、融雪及び防曇性能に優れた車両用灯具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１を備えるとともに光の出射側がアウターレンズ６で覆われたヘッドランプ１００である。
そして、ＬＥＤを取り付けるヒートシンク部２が、ＬＥＤに近接して形成される放熱フィン部２２と、放熱フィン部に接続される作動流体が封入された環状の熱輸送部２１とを有し、その熱輸送部はＬＥＤの出射路を囲繞する大きさに形成されるとともにアウターレンズの内側面付近に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載するヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ等の車両用灯具に関するものである。

従来、ニクロム線や銅線などの導電発熱体に通電することで発熱させて、アウターレンズの融雪や防曇をおこなう機能を備えた車両用灯具が知られている（特許文献１など参照）。

一方、高輝度の白色発光ダイオードをヘッドランプに適用するための技術が開発されており、特許文献２などが公開されている。この高輝度化した発光ダイオードは、発熱量が大きくなり、その発熱によって上昇した温度を適切に低下させないと、光源光束が減少したり、発光色が変化したりしてヘッドランプとして適切に機能しなくなるおそれがある。

そこで、特許文献２の車両用前照灯では、発光ダイオードの放熱用にヒートパイプを配置するとともに、その先端を透光カバーに近づけて内面側から温めることで、透光カバーの外面に付着した霜や雪等を除去するように構成されている。
特開２００６−３２１３８号公報特開２００４−３１１２２４号公報

しかしながら、上述した特許文献２の車両用前照灯では、ヒートパイプの先端によって加熱をおこなうので小さな面積の加熱部しか確保できず、透光カバー全体が充分に温まるまでに時間がかかるうえに、ムラができ易い。

そこで、本発明は、光源からの光が透過する付近の透光カバーを均等かつ迅速に温めることができ、融雪及び防曇性能に優れた車両用灯具を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の車両用灯具は、半導体型光源を備えるとともに光の出射側が透光カバーで覆われた車両用灯具であって、前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、前記半導体型光源に近接して形成される放熱フィン部と、該放熱フィン部に接続される作動流体が封入された環状の熱輸送部とを有し、該熱輸送部は前記半導体型光源の出射路を囲繞する大きさに形成されるとともに前記透光カバーの内側面付近に配置されることを特徴とする。

ここで、前記熱輸送部の前記透光カバーと対向する面には、凸部を形成するのが好ましい。

このように構成された本発明の車両用灯具は、光を出力する際に発熱する半導体型光源にヒートシンク部が取り付けられており、そのヒートシンク部には作動流体が封入された熱輸送部が形成されている。

そして、半導体型光源から発生した熱を吸収した作動流体は、半導体型光源の出射路を囲繞する大きさの環状に形成された熱輸送部を移動しながら透光カバーを温める。

このため、出射側の透光カバーを短時間で環状に温めることができるうえに、バラつきが少なく均等に光の出射路付近の透光カバーを温めることができるので、融雪及び防曇性能に優れている。

また、熱輸送部の透光カバーと対向する面に凸部を形成することで、透光カバーの内側面付近の熱輸送部の表面積を増加させることができる。

このため、透光カバー方向への熱輸送部の放熱量が増えて温まりやすくなるうえに、ヒートシンク部の放熱性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態による車両用灯具としてのヘッドランプ１００の概略構成を示した図であって、車両に向かって左側のヘッドランプ１００の正面図である。

まず、全体構成から説明すると、このような本実施の形態のヘッドランプ１００は、複数の光源ユニットから構成される上段ユニット１００ａと、中段ユニット１００ｂと、下段ユニット１００ｃと、これらの前面側を覆う透明な透光カバーとしてのアウターレンズ６とから主に構成される。

この上段ユニット１００ａと中段ユニット１００ｂは、ロービーム用に配置されており、下段ユニット１００ｃはハイビーム用に配置されている。

また、中段ユニット１００ｂには、車幅方向の配光制御をおこなうスイブル機構５が設けられている。

そして、この中段ユニット１００ｂを構成する複数の光源ユニット１０，・・・の車両前後方向の断面（図２のＡ−Ａ線断面）を示したのが図１である。また、この光源ユニット１０を光が出射される側から見た斜視図を図３に示した。

この光源ユニット１０は、半導体型光源としてのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１を後方上面に収容するリフレクタ３と、ＬＥＤ１の放熱をおこなうヒートシンク部２とから主に構成される。

このＬＥＤ１は、発光チップを有する白色発光ダイオードであって、高輝度の光を出力するために通電電流が多くなるので熱が発生する。この発熱によってＬＥＤ１の温度が上昇すると、輝度が低下したり、発光色が変化したりするので、温度上昇を抑えるために後述するヒートシンク部２を個々に設けている。

また、このＬＥＤ１は熱伝導性を有する基板１１に取り付けられた状態で、リフレクタ３の上面開口部３１に配置される。

このリフレクタ３には、回転楕円曲面又は回転楕円を基本にした自由曲面として形成される反射面の第１焦点の近傍に、発光部を対向させるようにしてＬＥＤ１を配置しており、上面開口部３１に設置したＬＥＤ１から発生した光は、反射面で反射して車両前方に向けて出射され、アウターレンズ６を通った光が外部を照らす（図１の光線Ｌ参照）。

また、リフレクタ３の車両前方側の出射路の周囲には、図１〜３に示すように、鍔状にフランジ部３２が形成されている。

一方、ＬＥＤ１の基板１１には、ＬＥＤ１の温度上昇を抑えるために放熱用のヒートシンク部２が、１個のＬＥＤ１毎に個別に取り付けられている。

このヒートシンク部２は、ヒートパイプ部２１０を収容する熱輸送部２１と、放熱フィン部２２とから主に構成されている。

また、この熱輸送部２１は、図３に示すように、リフレクタ３のフランジ部３２の周囲を囲繞するように環状に形成される。

この熱輸送部２１は、図１に示すように、断面視三角形状の本体部２１１と、アウターレンズ６と対向する蓋部２１４に形成される凸部としての複数の凸条２１２，・・・と、蓋部２１４の背面の本体部２１１に形成されて周方向に連通する溝部２１３と、その溝部２１３に配置される作動流体が封入されたヒートパイプ部２１０とから主に構成される。

この熱輸送部２１は、エイミング調整によって光軸方向を変更する際に、アウターレンズ６の内側面に熱輸送部２１が当たることがない程度の距離だけ離すことを条件に、可能な限りアウターレンズ６に近づけて配置する。

また、直角三角形状の本体部２１１の斜辺に位置する蓋部２１４がアウターレンズ６の内側面と略平行となるように、熱輸送部２１を取り付けるのが好ましい。

さらに、ヒートパイプ部２１０は、減圧されるとともに作動流体が封入されており、この作動流体の膨張収縮時の熱移動則により熱輸送を効率的におこなう。

例えば、ヒートパイプ部２１０の内周に沿って毛細管構造のウィックを配設しておくことで、加熱面からの入熱によって作動流体が蒸発し、潜熱を吸収した状態でＬＥＤ１から離れた非加熱面方向に移動していく。

そして、低温部となる非加熱面では壁からの放熱がおこなわれ、ここで潜熱を放出することで凝縮して液体になった作動流体は、再び加熱面方向に向けて移動する。このようにヒートパイプ部２１０を通して熱輸送が効率的におこなわれれば、発生した熱をＬＥＤ１から遠ざけて温度上昇を抑えることができる。

また、このヒートパイプ部２１０内に封入する作動流体には、水、アセトン、アンモニア、メタノール、水銀、ナトリウム、フロンなどを使用することができる。

さらに、光を出力する際に発熱するＬＥＤ１付近には、図３に示すように平面視円弧状の放熱フィン部２２を取り付ける。この放熱フィン部２２は、放熱性に優れた銅、銅合金などの表面に腐食防止処理を施したものが使用できる。

本実施の形態の放熱フィン部２２は、図１，３に示すように、上下方向に間隔を置いて配置される複数の水平板２２２，・・・と、それらを上下方向に連結する連結部２２１とによって形成されている。

ここで、ＬＥＤ１は、基板１１を介して熱輸送部２１上部の内周面に取り付けられ、そのＬＥＤ１の取付位置を中心に左右に放熱フィン部２２が広がっている。

このようにＬＥＤ１に近接して放熱フィン部２２を取り付けることによって、ＬＥＤ１からの発熱を速やかに放熱して温度上昇を抑えることができる。また、作動流体に吸収された熱は、ヒートパイプ部２１０に沿って輸送することができる。

このように構成された本実施の形態のヘッドランプ１００は、光を出力する際に発熱するＬＥＤ１にヒートシンク部２が直接、取り付けられており、そのヒートシンク部２には作動流体が封入されたヒートパイプ部２１０を備えた熱輸送部２１が形成されている。

そして、ＬＥＤ１から発生した熱を吸収した作動流体は、ＬＥＤ１の出射路を囲繞する大きさの環状に形成された熱輸送部２１のヒートパイプ部２１０内を移動する。

すなわち、この作動流体に吸収された熱は、移動中に熱輸送部２１の本体部２１１や蓋部２１４や凸条２１２から放熱されることになるので、熱輸送部２１に沿って環状にアウターレンズ６の内側面を温めることができる。

このような作動流体による熱輸送は、環状に形成されたヒートパイプ部２１０に沿って短時間でおこなわれ、ＬＥＤ１から光が出力されている間は熱の供給が継続されるので、ＬＥＤ１の出射側のアウターレンズ６を短時間で環状に温めることができる。

また、環状に熱輸送部２１による加温部が形成されることになるので、バラつきが少なく均等に光の出射路付近のアウターレンズ６を温めることができ、融雪及び防曇性能に優れている。

さらに、補助的に銅線などの導電発熱体を配置する場合であっても、使用する材料や通電量を減らすことができる。

また、ＬＥＤ１で発生した熱は、ヒートパイプ部２１０によって熱源から遠ざかる方向に輸送されて放熱されるために、放熱フィン部２２だけを設けた場合に比べてＬＥＤ１の温度上昇を効率的に抑えることができる。

すなわち、ＬＥＤ１に近接する位置での放熱フィン部２２による放熱に加えて、ヒートパイプ部２１０による熱輸送をおこなって効率的に放熱することができるので、ＬＥＤ１の発熱量が大きくなっても効率的に放熱させることができる。

また、熱輸送部２１のアウターレンズ６と対向する面に複数の凸条２１２，・・・を形成することで、アウターレンズ６の内側面付近の熱輸送部２１の表面積を増加させることができる。

このため、アウターレンズ６方向への熱輸送部２１からの放熱量が増えて温まりやすくなって、融雪効果及び防曇効果が高くなる。また、これによって熱輸送部２１の放熱量が多くなるで、ヒートシンク部２の放熱性能が高まり、ＬＥＤ１の温度上昇を確実に防ぐことができる。

以下、前記した実施の形態とは別の実施例について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

前記実施の形態では、リフレクタタイプの光源ユニット１０について説明したが、この実施例ではプロジェクタタイプの光源ユニット１０Ａについて、図４を参照しながら説明する。

この光源ユニット１０Ａは、半導体型光源としてのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１を車両前方側の下側開口部３１Ａに収容するリフレクタ３Ａと、このリフレクタ３Ａの車両前方側の上側開口部３２Ａに配置する凸レンズ４と、ＬＥＤ１の放熱をおこなうヒートシンク部２Ａとから主に構成される。

このＬＥＤ１は、熱伝導性を有する基板１１に取り付けられた状態で、車両後方に向けて光が出射されるように、リフレクタ３Ａの下側開口部３１Ａに配置される。

すなわち、このリフレクタ３Ａには、回転楕円曲面又は回転楕円を基本にした自由曲面として形成される反射面の第１焦点の近傍に、発光部を対向させるようにしてＬＥＤ１を配置しており、下側開口部３１Ａに設置したＬＥＤ１から発生した光は、反射面で反射して上方に向いて進み、リフレクタ３Ａ上部の傾斜した反射面で反射して車両前方側の凸レンズ４の背面に照射される（図４の光線Ｌ参照）。

さらに、この凸レンズ４の背面から入射された光は、車両前方に向けて出射されて、アウターレンズ６を通った光が外部を照らす。

一方、ヒートシンク部２Ａは、ヒートパイプ部２１０Ａを収容する熱輸送部２１Ａと、放熱フィン部２２Ａとから主に構成されている。

この放熱フィン部２２Ａは、図４に示すように、上下方向に間隔を置いて配置される複数の水平板２２２Ａ，・・・と、それらを上下方向に連結する連結部２２１Ａとによって形成されている。

そして、この連結部２２１Ａの車両後方側の側面には、基板１１を介してＬＥＤ１が取り付けられ、そのＬＥＤ１の取付位置を中心に左右に放熱フィン部２２Ａが円弧状に広がっている。

さらに、この放熱フィン部２２Ａの車両前方側の端面には、凸レンズ４から出射した光の出射路を囲繞するような大きさの環状の熱輸送部２１Ａが配置されている。

この熱輸送部２１Ａは、図４に示すように、断面視三角形状の本体部２１１Ａと、アウターレンズ６と対向する蓋部２１４Ａに形成される凸部としての複数の凸条２１２Ａ，・・・と、蓋部２１４Ａの背面の本体部２１１Ａに形成されて周方向に連通する溝部２１３Ａと、その溝部２１３Ａに配置される作動流体が封入されたヒートパイプ部２１０Ａとから主に構成される。

この熱輸送部２１Ａは、エイミング調整によって光軸方向を変更する際に、アウターレンズ６の内側面に熱輸送部２１Ａが当たることがない程度の距離だけ離すことを条件に、可能な限りアウターレンズ６に近づけて配置する。

また、直角三角形状の本体部２１１Ａの斜辺に位置する蓋部２１４がアウターレンズ６の内側面と略平行になるように、熱輸送部２１Ａを取り付けるのが好ましい。

このようにプロジェクタタイプの光源ユニット１０Ａであっても、環状の熱輸送部２１Ａを配置することで、ＬＥＤ１の出射路周辺のアウターレンズ６を均等かつ迅速に温めることができ、融雪及び防曇効果を得ることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、車両用灯具としてヘッドランプ１００に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フォグランプ、テールランプ等の車両用灯具に本発明を適用してもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、半導体型光源としてＬＥＤ１について説明したが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの有機半導体を利用した半導体型光源や半導体レーザ（ＬＤ）であってもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、断面視三角形状の熱輸送部２１，２１Ａについて説明したが、これに限定されるものではなく、断面視四角形状や断面視円形状などであってもよい。

また、熱輸送部２１（２１Ａ）の表面に凸部として複数の凸条２１２，・・・（２１２Ａ，・・・）を設けたが、これに限定されるものでなく、単数の凸条２１２（２１２Ａ）や離散的に設けられる凸部などであってもよい。さらに、蓋部２１４（２１４Ａ）の表面に凹部を形成することによって凸部を設けてもよい。そして、放熱が充分におこなわれるのであれば凸部を設けなくてもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、複数の水平板２２２，２２２Ａによって構成される放熱フィン部２２，２２Ａについて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の垂直板によって構成される放熱フィン部であってもよい。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、熱輸送部２１にヒートパイプ部２１０，２１０Ａを備えた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、作動流体を内部で自然対流させるパイプを溝部２１３，２１３Ａに配置した熱輸送部であってもよい。

本発明の最良の実施の形態のヘッドランプに配置する光源ユニットの構成を説明する断面図である。本発明の最良の実施の形態のヘッドランプの概略構成を説明する正面図である。本発明の最良の実施の形態のヘッドランプに配置する光源ユニットの概略構成を説明する斜視図である。実施例のヘッドランプに配置する光源ユニットの構成を説明する断面図である。

符号の説明

１００ヘッドランプ（車両用灯具）
１ＬＥＤ（半導体型光源）
２ヒートシンク部
２１熱輸送部
２１０ヒートパイプ部
２１２凸条（凸部）
２２放熱フィン部
６アウターレンズ（透光カバー）
２Ａヒートシンク部
２１Ａ熱輸送部
２１０Ａヒートパイプ部
２１２Ａ凸条（凸部）
２２Ａ放熱フィン部

Claims

半導体型光源を備えるとともに光の出射側が透光カバーで覆われた車両用灯具であって、
前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、前記半導体型光源に近接して形成される放熱フィン部と、該放熱フィン部に接続される作動流体が封入された環状の熱輸送部とを有し、該熱輸送部は前記半導体型光源の出射路を囲繞する大きさに形成されるとともに前記透光カバーの内側面付近に配置されることを特徴とする車両用灯具。
前記熱輸送部の前記透光カバーと対向する面には凸部が形成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。