JP2012003847A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の削減と軽量化を図りつつ、光源の温度上昇を抑えることができる車両用灯具を提供すること。
【解決手段】ハウジング２とその開口部を覆うアウタレンズ３によって画成される灯室４内に少なくともＬＥＤ素子（光源）８を収容して構成される車両用灯具１において、前記灯室４内に、前記ＬＥＤ素子８の熱によって起電力を発生する熱電素子７と、該熱電素子７で発生する起電力によって駆動されるファン６を設ける。例えば、前記ＬＥＤ素子８の直下に前記熱電素子７を配置し、該熱伝素子７の直下に前記ファン６を配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドランプ等の車両用灯具に関するものである。

近年、ヘッドランプ等の車両用灯具の光源としてＬＥＤ素子が使用されるようになってきている。ＬＥＤ素子は、消費電力が少なくて高寿命である反面、発熱によって高温になると発光効率が低下するという性質を有している。そのため、ＬＥＤから発生した熱を放熱効率良く放熱させるための提案が種々なされている。例えば、特許文献１には図３に示すような放熱構造を有する車両用灯具が提案されている。

即ち、図３は特許文献１において提案された車両用灯具の側断面図であり、図示の車両用灯具１０１は、ハウジング１０２とその開口部を覆うアウタレンズ（透光カバー）１０３によって画成される灯室１０４内に光学ユニット１０５とファン１０６を収容して構成されている。

上記光学ユニット１０５は、光源としてＬＥＤ等の半導体発光素子１０８と、該半導体発光素子１０８からの光を車両前方（図３の左方）に向けて反射させるリフレクタ１０９と、該リフレクタ１０９によって反射した光を車両前方に投影する投影レンズ１１０及び光の一部を遮蔽するシェード１１１を備えている。ここで、半導体発光素子１０８は、発光チップ１０８ａを熱伝導性絶縁基板１０８ｂ上に実装して構成されている。

而して、光学ユニット１０５は、上下のエイミングスクリュー１１２とレベリングシャフト１１３を介してハウジング１０２に略垂直支持されたブラケット１１４によって支持されており、半導体発光素子１０８は、ブラケット１１４に形成された水平な光源搭載部１１４ａ上に搭載されており、半導体発光素子１０８の光源搭載部１１４ａを挟んでこれの下方には放熱部１０７がブラケット１１４に支持されて設けられている。ここで、放熱部１０７は、ブラケット１１４の光源搭載部１１４ａの下面に密着するブロック状のベース部１０７ａと、該ベース部１０７ａの下方には車幅方向（図３の左右方向）に適当な間隔で形成された複数の平板状の放熱フィン１０７ｂが形成されており、これらの放熱フィン１０７ｂの間には車両前後方向（図３の左右方向）に貫通する通風路Ｓが形成されている。そして、放熱部１０７の後方に前記ファン１０６が配置されている。尚、レベリングシャフト１１３にはアクチュエータ１１５が設けられており、このアクチュエータ１１５によってレベリングシャフト１１３を回転させることによって光学ユニット１０５の光軸が水平或いは垂直方向に調整される。

以上のように構成された車両用灯具１０１において、半導体発光素子１０８の発光チップ１０８ａが発光すると、該発光チップ１０８ａの発光によって発生した熱は、熱伝導性絶縁基板１０８ｂを介してブラケット１１４の光源搭載部１１４ａを経て放熱部１０７へと伝導する。放熱部１０７の複数の放熱フィン１０７ｂの間に形成された通風路Ｓにはファン１０６によって車両前方へと挿通される空気が矢印にて示すように車両前方に向かって流れているため、放熱フィン１０７ｂと通路路Ｓを流れる空気との間で熱交換が行われ、放熱部１０７へと伝導した熱は放熱フィン１０７ｂから効率良く放熱され、半導体発光素子１０８の温度上昇が抑えられてその発光効率の低下が防がれる。

而して、通風路Ｓを通過する間に放熱フィン１０７ｂからの放熱によって温められて温度が上昇した空気は、放熱フィン１０７ｂからアウタレンズ１０３へと直接送られ、図３に矢印にて示すようにアウタレンズ１０３の内面に衝突した後、該アウタレンズ１０３の内面に沿って上下方向に流れ、その過程でアウタレンズ１０３との熱交換によって冷却される。そして、アウタレンズ１０３との熱交換によって冷却された空気は、図３に矢印にて示すようにハウジング１０２の上面と下面に沿って車両方向へと流れた後、ファン１０６に吸引されて再びアウタレンズ１０３に向けて送風され、以後、同様の作用が繰り返されて半導体発光素子１０８の温度上昇が防がれるとともに、アウタレンズ１０３が温められて該アウタレンズ１０３への着雪や着氷が防がれる。

特開２０１０−０２７５８３号公報

ところが、特許文献１において提案された車両用灯具１０１では、ファン１０６を駆動するための電源と回路及びスイッチが必要であるため、部品点数が増えるとともに、車両用灯具１０１全体の重量が増加するという問題がある。

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、部品点数の削減と軽量化を図りつつ、光源の温度上昇を抑えることができる車両用灯具を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成される灯室内に少なくとも光源を収容して構成される車両用灯具において、前記灯室内に、前記光源の熱によって起電力を発生する熱電素子と、該熱電素子で発生する起電力によって駆動されるファンを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記光源の直下に前記熱電素子を配置し、該熱電素子の直下に前記ファンを配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記光源をＬＥＤ素子で構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、光源の熱によって起電力を発生する熱電素子を駆動源としてファンを駆動し、このファンによって灯室内の空気を循環させてアウタレンズからの放熱によって光源の温度上昇が抑えられるが、ファンを駆動するための電源と回路及びスイッチが不要となり、部品点数の削減と軽量化を図ることができる。又、光源から発生する熱を熱電素子によって起電力に変換するため、ファンによる空冷効果と相俟って光源を効率良く冷却してその温度上昇を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、光源の直下に熱電素子を配置し、該熱伝素子の直下にファンを配置したため、光源で発生した熱が直接熱電素子に伝えられ、その熱が熱電素子によって損失なく効率良く起電力に変換され、その起電力によってファンが駆動される。そして、熱伝素子の直下にファンが配置されているために両者を直接結線すれば良く、余分な配線やスイッチが不要となる。即ち、光源が点灯して発熱している間はファンが自動的に駆動され、光源が消灯されるとファンの駆動が自動停止されるため、ファンをＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチが不要となる。

請求項３記載の発明によれば、温度上昇によって発光効率が低下するＬＥＤ素子を光源として使用するため、該ＬＥＤ素子が冷却されて温度上昇が抑えられることによって発光効率の低下が防がれる。

本発明に係る車両用灯具の側断面図である。 （ａ）は熱電素子の平面図、（ｂ）は同熱電素子の側面図である。 特許文献１において提案された車両用灯具の側断面図である。

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。

図１は本発明に係る車両用灯具の側断面図であり、図示の車両用灯具１は、車両前部の左右に設けられるヘッドランプであって、ハウジング２とその開口部を覆うアウタレンズ３によって画成される灯室４内に光学ユニット５とファン６及び該ファン６の駆動源である熱電素子７を収容して構成されている。尚、車両のヘッドランプとしての車両用灯具１は車両前部に左右一対設けられるが、両者の基本構成は同じであるため、以下、一方の車両用灯具１についてのみ説明する。

前記光学ユニット５は、光源としてＬＥＤ素子８と、該ＬＥＤ素子８からの光を車両前方（図１の左方）に向けて反射させるリフレクタ９と、該リフレクタ９によって反射した光を車両前方に投影する投影レンズ１０及び光の一部を遮蔽するシェード１１を備えている。ここで、ＬＥＤ素子８は、ＬＥＤチップ８ａを熱伝導性絶縁基板８ｂ上に実装して構成されている。

而して、光学ユニット５は、上下のエイミングスクリュー１２とレベリングシャフト１３を介してハウジング２に略垂直支持されたブラケット１４によって支持されており、ＬＥＤ素子８は、ブラケット１４に形成された水平な光源搭載部１４ａ上に搭載されており、ＬＥＤ素子８の光源搭載部１４ａを挟んでこれの直下には前記熱電素子７が光源放熱部１４ａの下面に密着する状態で配置され、この熱電素子７の直下には前記ファン６が配置されている。尚、レベリングシャフト１３にはアクチユエータ１５が設けられており、このアクチュエータ１５によってレベリングシャフト１３を回転させることによって光学ユニット５の光軸が水平或いは垂直方向に調整される。

ここで、上記熱電素子７の構成を図２（ａ），（ｂ）に示すが、図２（ａ）は熱電素子７の平面図、図２（ｂ）は同熱電素子７の側面図であって、該熱電素子７は、２種類の異なる金属又は半導体のプレート７ａ，７ｂを接合して構成され、両端に温度差を生じさせることによって起電力を発生するゼーベック効果を利用するものであって、これから延びる２本の電線７ｃ，７ｄはファン６の駆動源である不図示のモータに接続されている。

以上のように構成された車両用灯具１において、ＬＥＤ素子８のＬＥＤチップ８ａが発光すると、該ＬＥＤチップ８ａの発光によって発生した熱は、熱伝導性絶縁基板８ｂ及びブラケット１４の光源搭載部１４ａを経て熱電素子７へと伝導し、該熱電素子７によって起電力に変換される。そして、この熱電素子７において起電力が発生すると、該熱電素子７から図２に示す電線７ｃ，７ｄを経てファン６に電流が供給され、不図示のモータが起動されてファン６が回転駆動される。

上述のようにファン６が回転駆動されると、灯室４内の空気が図１に矢印にて示すように下方に向けて吹き出され、この空気はハウジング２の下面に衝突して左右に分岐し、その一部は車両前方に向かって流れ、アウタレンズ３の内面に沿って上方へと流れる。そして、その過程でアウタレンズ３を介して空気から外気へと放熱がなされて該空気が冷却され、冷却された空気は、ハウジング２の上面に沿って車両後方へと流れてファン６に吸引される。

他方、ファン６から下方に向かって吹き出されてハウジング２の下面に衝突した他の空気は、ハウジング２の後面に沿って上方へと流れてファン６に吸引される。このようにファン６に吸引された空気は、ファン６から再び下方に向かって吹き出され、以後は同様の作用が繰り返されて灯室４内が冷却され、該灯室４内に収容されたＬＥＤ素子８の温度上昇が抑えられてその発光効率の低下が防がれる。又、ＬＥＤ素子８によって温められた空気がアウタレンズ３の内面に接触することによってアウタレンズ３が温められるため、該アウタレンズ３への着雪や着氷が防がれる。

以上のように、本実施の形態に係る車両用灯具１によれば、ＬＥＤ素子８の熱によって起電力を発生する熱電素子７を駆動源としてファン６を駆動し、このファン６によって灯室４内の空気を循環させてアウタレンズ３からの放熱によってＬＥＤ素子８の温度上昇が抑えられるが、ファン６を駆動するための電源と回路及びスイッチが不要となり、部品点数の削減と軽量化を図ることができる。この場合、ＬＥＤ素子８から発生する熱を熱電素子７によって起電力に変換するため、ファン６による空冷効果と相俟ってＬＥＤ素子８を効率良く冷却してその温度上昇を抑え、該ＬＥＤ素子８の発光効率の低下を防ぐことができる。

又、本実施の形態に係る車両用灯具１によれば、ＬＥＤ素子８の直下に熱電素子７を配置し、該熱伝素子７の直下にファン６を配置したため、ＬＥＤ素子８で発生した熱が直接熱電素子７に伝えられ、その熱が熱電素子７によって損失なく効率良く起電力に変換され、その起電力によってファン６が駆動される。そして、熱伝素子７の直下にファン６が配置されているために両者を直接結線すれば良く、余分な配線やスイッチが不要となる。即ち、ＬＥＤ素子８が点灯して発熱している間はファン６が自動的に駆動され、ＬＥＤ素子８が消灯されるとファン６の駆動が自動停止されるため、ファン６をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチが不要となる。

尚、以上の実施の形態では、光源としてＬＥＤ素子を用いた車両用灯具に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、ハロゲンランプ、白熱電球等の他の光源を用いる車両用灯具に対しても同様に適用可能である。又、以上は本発明をヘッドランプに対して適用した形態について説明したが、本発明は、バックランプ、フォグランプ等を含む他の任意の車両用灯具に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ 車両用灯具
２ ハウジング
３ アウタレンズ
４ 灯室
５ 光学ユニット
６ ファン
７ 熱電素子
７ａ，７ｂ 熱電素子のプレート
７ｃ，７ｄ 熱電素子の電線
８ ＬＥＤ素子（光源）
８ａ ＬＥＤ素子のＬＥＤチップ
８ｂ ＬＥＤ素子の導電性絶縁基板
９ リフレクタ
１０ 投影レンズ
１１ シェード
１２ エイミングスクリュー
１３ レベリングシャフト
１４ ブラケット
１４ａ ブラケットの光源搭載部
１５ アクチュエータ

Claims (3)

1. ハウジングとその開口部を覆うアウタレンズによって画成される灯室内に少なくとも光源を収容して構成される車両用灯具において、
   前記灯室内に、前記光源の熱によって起電力を発生する熱電素子と、該熱電素子で発生する起電力によって駆動されるファンを設けたことを特徴とする車両用灯具。
2. 前記光源の直下に前記熱電素子を配置し、該熱電素子の直下に前記ファンを配置したことを特徴とする請求項１記載の車両用灯具。
3. 前記光源をＬＥＤ素子で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用灯具。
   

Images