JP2009087734A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両側の電力を消費せずに独立した電源を有することで送風を省電力に行うことができるとともに、内部対流による融雪性及び放熱性を向上させることができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１０は、ランプボディ１４と透光カバー１５とによって区画された灯室１６内に、ＬＥＤ２１，３２を光源とする複数の光源ユニット１１，１３と送風手段１７とを備え、灯室１６内に送風手段１７を駆動させるための電力を発電する発電手段２０を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とする前照灯等の放熱構造を備えた車両用灯具に関する。

従来の車両用灯具の一例として、アウターハウジングの内側に通風路を設けて、その通風路に送風ファンを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４に示すように、上記特許文献１に開示された車両用灯具７０は、光源であるＬＥＤ７１に、ＬＥＤ７１からの熱が伝わるように形成されたアウターレンズ加熱部７２を取り付けている。そして、アウターレンズ７３が固定されたアウターハウジング７４の内側に通風路７５を設け、アウターレンズ加熱部７２をアウターレンズ７３近傍の通風路７５内に位置させている。これにより、アウターレンズ加熱部７２に伝わったＬＥＤ７１の発光時の熱を通風路７５内に配置した送風ファン７６で放熱させるようにしている。

また、従来の車両用灯具の他の一例として、冷却装置を有するハウジングと、可動板に取り付けられたＬＥＤと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、図５に示すように、上記特許文献２に開示された車両用灯具８０は、ＬＥＤ８１を可動板８２に取り付けて方向の制御を行い、ハウジング８３に備えた固定放熱器８４を自動車の冷たい箇所付近に位置させている。そして、可動放熱器８５をＬＥＤ８１の近傍に取り付けて、対流発生手段８６によって固定放熱器８４と可動放熱器８５との間に強制的な対流を発生させるようにしている。

特開２００６−２９４２６３号公報 特開２００６−３３２０５２号公報

ところが、上記特許文献１に開示された車両用灯具７０では、高温になると発光効率が低下するＬＥＤ７１の熱をアウターレンズ加熱部７２によってＬＥＤ７１から離れた通風路７５内で冷却させるようにしているため、放熱性を向上させるのが難しかった。

また、アウターレンズ７３に対しては、通風路７５で冷却されたアウターレンズ加熱部７２の温度しか与えられないので、アウターレンズ７３での融雪性を向上させるのが難しかった。

一方、上記特許文献２に開示された車両用灯具８０では、対流発生手段８６がハウジング８３内に外気を導入しているため、外気に混入されている塵埃等も導入してしまい、光度特性が低下する虞があった。

そして、上記特許文献１に開示された車両用灯具７０及び上記特許文献２に開示された車両用灯具８０では、送風ファン７６及び対流発生手段８６を適切なタイミングで且つ省電力で制御することが難しい。特に、非点灯時には、送風が不要であるため、点灯時にのみ送風を行うようにすることが望まれる。

本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、車両側の電力を消費せずに独立した電源を有することで送風を省電力に行うことができるとともに、内部対流による融雪性及び放熱性を向上させることができる車両用灯具を提供することにある。

本発明の車両用灯具に係る上記目的は、ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットと送風手段とを備えた車両用灯具であって、
前記灯室内に前記送風手段を駆動させるための電力を発電する発電手段を備えることを特徴とする車両用灯具により達成される。

上記構成の車両用灯具によれば、送風手段は、灯室内に配置された発電手段によって駆動されるので、車両側の電力を消費せずに自ら発電した電力で送風を行うことができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記発電手段が、前記光源ユニットからの光によって発電される光発電素子であるとともに、該光発電素子が発電した電力を前記送風手段に供給する供給手段を備えることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、前記発電手段が、例えば高品質酸化亜鉛等や太陽電池等の光発電素子であるので、光源ユニットから与えられた光を電力に変換してから供給手段により送風手段を効率良く駆動させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記発電手段が、前記半導体発光素子の熱によって発電される熱電変換素子であるとともに、該熱電変換素子が発電した電力を前記送風手段に供給する供給手段を備えることが望ましい。

このような構成の車両用灯具によれば、発電手段が、例えばペルチェ素子等の熱電変換素子であるので、半導体発光素子から与えられた熱を電力に変換してから供給手段により送風手段を効率良く駆動させることができる。

また、上記構成の車両用灯具において、前記光源ユニットは、前記灯室内に傾動可能に支持された金属製のブラケットと、前記ブラケット上に搭載される複数の前記半導体発光素子及び光学部品と、前記ブラケットに伝熱可能に接続され、前記送風手段の送風方向に配置された放熱フィンと、を備えることが望ましい。なお、光学部品とは、リフレクタ、投影レンズ等が含まれる。

このような構成の車両用灯具によれば、送風手段は、金属製のブラケットに伝熱可能に接続されている放熱フィンから半導体発光素子及び光学部品の発光熱を吸熱した流体を吸い込んで、この流体を灯室内に循環させるため、内部対流により融雪性及び放熱性を向上させることができる。

本発明に係る車両用灯具によれば、ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットと送風手段とを備えた車両用灯具において、車両側の電力を消費せずに独立した電源を有することで送風を行うことができるとともに、内部対流により融雪性及び放熱性を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る車両用灯具の好適な実施形態を前照灯を例に詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１及び図２は本発明に係る車両用灯具の第１実施形態を示すもので、図１は本発明の第１実施形態に係る車両用灯具の正面図、図２は図１の車両用灯具のＩ−Ｉ線断面図である。なお、説明中の前後左右は、車両の方向に順じて用いる。即ち、図２中の左方が車両の前方である。

本実施形態に係る車両用灯具１０は、車両のフロントエンドに取り付けられ、上半分にロービーム用のポリ・エリプソイド（ＰＥＳ）型である第１の光源ユニット１１および第２の光源ユニット１２が配置され、下半分にハイビーム用のリフレクタ型である第３の光源ユニット１３が配置されており、車両の右前方を照射する右側前照灯ユニット（Ｒ・ヘッドライトユニット）を示している。

図１及び図２に示すように、車両用灯具１０は、ランプボディ１４と透光カバー１５とで区画された灯室１６内に、第１の光源ユニット１１と、第２の光源ユニット１２と、第３の光源ユニット１３と、送風器（送風手段）１７と、光軸調整部１８と、ボディ側伝熱部材１９と、光発電素子（発電手段）２０と、を収容している。なお、以下の説明では、第１の光源ユニット１１と同一の第２の光源ユニット１２の説明は省略される。

第１の光源ユニット１１は、第１のＬＥＤ（半導体発光素子）２１を備えるとともに、第２の光源ユニット１２および第３の光源ユニット１３兼用のブラケット２２と、光学部品であるリフレクタ２３と、投影レンズ２４と、を備えている。また、第２の光源ユニット１２および第３の光源ユニット１３兼用のブラケット側伝熱部材（放熱フィン）２５を備えている。

第１のＬＥＤ２１は、その回路基板２６がブラケット２２に有する突出部２７の上面側固定部２８に取り付けられている。

ブラケット２２は、熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、上面側固定部２８が形成されている突出部２７を中央部に有し、この突出部２７に第１のＬＥＤ２１を囲むように湾曲状に突出した反射用のリフレクタ２３を有する。

また、ブラケット２２は、上方に向けてフランジ形状に延出した一対の上部固定用フランジ２９，３０（固定用フランジ３０は図１に示される。）と、下方に向けてフランジ形状に延出した単一の下部固定用フランジ３１と、を有する。

そして、ブラケット２２は、第３のＬＥＤ３２用の下面側固定部３３と、第３のＬＥＤ３２を囲むように湾曲状に突出した反射用のリフレクタ３４を有し、前方にライトベース
部材３５が取り付けられている。

ブラケット２２は、熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されているため、第１のＬＥＤ２１及び第３のＬＥＤ３２の発光熱を吸熱する。

ライトベース部材３５は、その基部３６に平面部３７を有するとともに車両の前方側部に向けて傾斜した傾斜面部（図１に示される。）３８を有し、基部３６から前方に向けて突出した投影レンズ固定部３９を有する。このライトベース部材３５は、ブラケット２２の突出部２７から挿通されたねじ４０がねじ込まれることでブラケット２２に固定されている。

投影レンズ２４は、凸レンズ型の非球面レンズであり、第１のＬＥＤ２１の光軸上でブラケット２２の投影レンズ固定部３９に固定されている。

第３の光源ユニット１３は、第３のＬＥＤ３２と、第４のＬＥＤ（図１参照）４１と、を備えており、第３のＬＥＤ３２の回路基板４２がブラケット２２の下面側固定部３３に取り付けられている。なお、第４のＬＥＤ４１に有する不図示の回路基板も、この下面側固定部３３に並べて取り付けられている。

ブラケット側伝熱部材２５は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、上下方向に間隔を置いて配置された複数の横向きフィン４３を有するヒートシンクであり、ブラケット２２の背面側に伝熱可能に一体成形されている。

ブラケット側伝熱部材２５は、ブラケット２２に伝えられた第１のＬＥＤ２１及び第３のＬＥＤ３２の発光熱を吸熱して、複数の横向きフィン４３の表面から放熱する。

送風器１７は、翼体を有するブロアモータであり、ブラケット側伝熱部材２５側に吸い込み方向を向けてブラケット側伝熱部材２５に取り付けられている。送風器１７は、光発電素子２０が発電した電力により駆動される。

送風器１７は、光発電素子２０から与えられた電力により駆動されることで、ブラケット側伝熱部材２５の横向きフィン４３に伝熱分配されて放熱され昇温した流体（空気）を吸い込み、ボディ側伝熱部材１９側に向けて放出する。

光軸調整部１８は、上部固定用フランジ２９，３０にそれぞれねじ込まれているエイミングねじ軸４４と、下部固定用フランジ３１にねじ込まれているレベリングねじ軸４５と、ランプボディ１４の下方でレベリングねじ軸４５が収容されているレベリング調整部（例えばプラスねじ）４６と、を備えている。そして、ランプボディ１４の外側からレベリング調整部４６を進退させることで、上部固定用フランジ２９，３０の位置に対する下部固定用フランジ３１の位置を変更してブラケット２２を傾動させて、第１、第２、第３光源ユニット１１，１２，１３の光軸を微調整する。

ボディ側伝熱部材１９は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属部材を用いて成形されており、ランプボディ１４の後板４７に形成されている伝熱部材取付部４８に着脱自在に取り付けられている。

ボディ側伝熱部材１９は、ランプボディ１４内側で左右方向に間隔を置いて配置された複数の縦向きフィン４９を有するとともに、ランプボディ１４外側で上下方向に間隔を置いて配置された複数の縦向きフィン５０を有する複合型のヒートシンクである。

ボディ側伝熱部材１９は、送風器１７の近傍に配置されているため、送風器１７が放出した放熱流体を、ランプボディ１４内側の縦向きフィン４９で分配してから、ランプボディ１４の後板４７の上下方向に向けて進路変更させる。そして、前方の透光カバー１５側に向けて進路変更させる。加えて、ボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン４９に分配された放熱流体の熱をランプボディ１４外側の縦向きフィン５０から自然放熱させる。

光発電素子２０は、例えば高品質酸化亜鉛等や太陽電池等の光発電素子であり、発電素子ブラケット５１を介してライトベース部材３５の下面に取り付けられている。この光発電素子２０の前方側にはエクステンション５４が配置されており、この光発電素子２０は前方から直接見えないようになっている。

光発電素子２０は、配線（供給手段）５２を通じて送風器１７に電気的に接続されており、第１の光源ユニット１１と第２の光源ユニット１２とが駆動された際に、第１のＬＥＤ２１と、第２のＬＥＤ（図１に示される。）５３と、リフレクタ２３と、投影レンズ２４と、からの光のみを受けて外部からの外光を受けない位置に配置されている。これにより、第１のＬＥＤ２１と第２のＬＥＤ５３の発光中に与えられた光を電力に変換して、配線５２を通じて送風器１７を駆動させる。また、第１の光源ユニット１１及び第２の光源ユニット１２が駆動されないときは、光発電素子２０は発電を行わず、送風器１７を駆動させない。

このような車両用灯具１０は、不図示のロービームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２１および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ５３に不図示の制御回路から通電されることで各ＬＥＤ２１，５３がそれぞれ発光される。第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ５３の発光光は、各投影レンズ２４に向けて進行するとともに、リフレクタ２３によって反射してから投影レンズ２４に向けて進行され、投影レンズ２４で集光されてから透光カバー１５を透過して車両の右前方をロービームで照射する。

各ＬＥＤ２１，５３がそれぞれ発光されることで、第１の光源ユニット１１および第２の光源ユニット１２からの光を受けた光発電素子２０は、与えられた光を電力に変換して、配線５２を通じて送風器１７を駆動させる。

このとき、第１のＬＥＤ２１、第２のＬＥＤ５３、第３のＬＥＤ３２および第４のＬＥＤ４１のそれぞれの発光熱は、ブラケット２２で吸熱されてから、ブラケット側伝熱部材２５の横向きフィン４３のそれぞれによって分配放熱され、ブラケット側伝熱部材２５の横向きフィン４３間にあって温度上昇されている昇温流体が送風器１７に吸い込まれる。そして、送風器１７から放出された昇温流体が、ボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン４９によりランプボディ１４の後板４７の上下方向に向けて進路変更され、さらに前方の透光カバー１５側に向けて進路変更されるとともに、ボディ側伝熱部材１９の縦向きフィン５０から灯室１６の外側に自然放熱される。

その後に、ロービームスイッチがオフ切換えされると、第１の光源ユニット１１および第２の光源ユニット１２から光が与えられなくなるため、光発電素子２０は、電力を発生しなくなり、送風器１７は停止する。

また、不図示のハイビームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２１および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ５３に加えて、第３の光源ユニット１３の第３、第４のＬＥＤ３２，４１に不図示の制御回路から通電されることで第３、第４のＬＥＤ３２，４１がそれぞれ発光された場合も、光発電素子２０は、与えられた光を電力に変換して送風器１７を駆動し続ける。また、ハイビームスイッチが
オフ切換えされた場合でも、ロービームスイッチがオン状態であれば、送風器１７は第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ５３の光により駆動し続ける。

以上説明したように、第１実施形態の車両用灯具１０によれば、送風器１７は、灯室１６内に配置された光発電素子２０によって駆動される。これにより、車両側の電力を消費せずに自ら発電した電力により送風を省電力で行うことができる。

また、送風器１７は、配線５２を通じて光発電素子２０から与えられた電力で駆動されるため、光発電素子２０と送風器１７との位置の自由度を増やすことができる。

また、高品質酸化亜鉛等や太陽電池等の光発電素子２０を用いることで、各光源ユニット１１，１２から与えられた光を効率よく電力に変換して送風器１７を駆動させることができる。

また、送風器１７は、金属製のブラケット２２に伝熱可能に接続されているブラケット側伝熱部材２５の横向きフィン４３から、各ＬＥＤ２１，３２，４１，５３、リフレクタ２３，３４、投影レンズ２４の熱を吸熱した流体を吸い込むとともに、この流体を灯室１６内に循環させるため、内部対流により融雪性及び放熱性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、本発明に係る車両用灯具の第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における図１のＩ−Ｉ線相当の断面図である。なお、以下の第２実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３に示すように、本実施形態の車両用灯具６０は、ブラケット２２内に熱電変換素子（発電手段）６１が一体的に組み込まれており、ボディ側伝熱部材６２が、縦向きフィン６３をランプボディ１４の後板４７に沿って天板６４まで延長している。また、天板４７の外側に縦向きフィン６５がさらに設けられている。更に、このボディ側伝熱部材６２には送風器６６が内蔵されている。なお、他の部位は第１実施形態と同様に構成されている。

熱電変換素子６１は、例えばペルチェ素子等の熱電変換素子であり、配線６７を通じて送風器６６に電気的に接続されている。熱電変換素子６１は、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２１と、第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ５３と、第３の光源ユニット１３の第３、第４のＬＥＤ３２，４１と、がそれぞれ発光された際にブラケット２２に伝熱された発光熱を電力に変換して、配線６７を通じて送風器６６を駆動させる。また、熱電変換素子６１は、各光源ユニット１１，１２，１３が駆動されないときは、ブラケット２２に発光熱が伝播されないため、発電は行われずに送風器６６は駆動されない。

このような車両用灯具６０は、不図示のロービームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２１および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ５３に不図示の制御回路から通電されることで各ＬＥＤ２１，５３がそれぞれ発光される。このとき、ブラケット２２に発光熱が伝播され、この発光熱を熱電変換素子６１が電力に変換して、配線６７を通じて送風器６６を駆動させる。

また、第１のＬＥＤ２１、第２のＬＥＤ５３のそれぞれの発光熱は、ブラケット２２で吸熱されてから、ブラケット側伝熱部材２５の縦向きフィン４３のそれぞれによって分配放熱され、縦向きフィン４３近傍の昇温流体が送風器６６に吸い込まれる。そして、この
吸い込まれた流体が、ボディ側伝熱部材６２の縦向きフィン５０によりランプボディ１４の外側に自然放熱されるとともに、縦向きフィン６３によりランプボディ１４の後板４７から天板６４に向けて進路変更され、縦向きフィン６５からランプボディ１４の外側に自然放熱される。更に、この流体は、透光カバー１５側に向けて進路変更される。

その後に、ロービームスイッチがオフ切換えされると、発光熱が与えられなくなるため、熱電変換素子６１は、電力を発生しなくなり送風器６６は停止する。

また、不図示のハイビームスイッチがオン切換えされることで、第１の光源ユニット１１の第１のＬＥＤ２１および第２の光源ユニット１２の第２のＬＥＤ５３に加えて、第３の光源ユニット１３の第３、第４のＬＥＤ３２，４１に不図示の制御回路から通電されることでそれぞれ発光される。この場合も、熱電変換素子６１は、与えられた発光熱を電力に変換して送風器６６を駆動し続け、ハイビームスイッチがオフ切換えされても、ロービームスイッチがオン状態であれば、第１のＬＥＤ２１および第２のＬＥＤ５３の光により送風器６６を駆動し続ける。

本実施形態の車両用灯具６０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏するために、それらの説明は省略されるが、特に本実施形態によれば、ペルチェ素子等の熱電変換素子２０を用いることで、各ＬＥＤ２１，３２，４１，５３から与えられた発光熱を効率良く電力に変換して送風器６６を駆動させることができる。また、ボディ側伝熱部材６２の縦向きフィン６３によって、昇温流体をランプボディ１４の後板４７から天板６４に向けて強制的に進路変更させることができる。また、後板４７側の縦向きフィン５０に加えて設けられた天板６４側の縦向きフィン６５によって、放熱性をさらに向上させることができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、光発電素子または熱電変換素子が発電した電力を蓄積する蓄電手段を設けて、各ＬＥＤが駆動される際の最初に、蓄積されている電力を使用するようにしても良い。これにより、光源ユニットの駆動と同時に送風器を駆動させることができる。

また、光源ユニットの数は、図示した３個に限定されずに、１個であっても、２個または４個以上の複数個であっても、本発明を実施することができることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る車両用灯具の正面図である。 図１の車両用灯具のＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用灯具における図１のＩ−Ｉ線相当の断面図である。 従来の車両用灯具の縦断面図である。 図４とは異なる従来の車両用灯具の縦断面図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具
１１ 第１の光源ユニット（光源ユニット）
１２ 第２の光源ユニット（光源ユニット）
１３ 第３の光源ユニット（光源ユニット）
１４ ランプボディ
１５ 透光カバー
１６ 灯室
１７ 送風器（送風手段）
２０ 光発電素子（発電手段）
２１ 第１のＬＥＤ（半導体発光素子）
２２ ブラケット
２３ リフレクタ（光学部品）
２４ 投影レンズ（光学部品）
２５ ブラケット側伝熱部材（放熱フィン）
３２ 第３のＬＥＤ（半導体発光素子）
３４ リフレクタ（光学部品）
４１ 第４のＬＥＤ（半導体発光素子）
５２ 配線（供給手段）
５３ 第２のＬＥＤ（半導体発光素子）
６０ 車両用灯具
６１ 熱電変換素子（発電手段）
６６ 送風器（送風手段）
６７ 配線（供給手段）

Claims (4)

1. ランプボディとカバーとによって区画された灯室内に、半導体発光素子を光源とする光源ユニットと送風手段とを備えた車両用灯具であって、
   前記灯室内に前記送風手段を駆動させるための電力を発電する発電手段を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記発電手段が、前記光源ユニットからの光によって発電される光発電素子であるとともに、該光発電素子が発電した電力を前記送風手段に供給する供給手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記発電手段が、前記半導体発光素子の熱によって発電される熱電変換素子であるとともに、該熱電変換素子が発電した電力を前記送風手段に供給する供給手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
4. 前記光源ユニットは、前記灯室内に傾動可能に支持された金属製のブラケットと、前記ブラケット上に搭載される複数の前記半導体発光素子及び光学部品と、前記ブラケットに伝熱可能に接続され、前記送風手段の送風方向に配置された放熱フィンと、を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用灯具。

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