JP2015187939A - 車両用ヘッドライトのデフロスト構造 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉構造に形成された筐体内をＬＥＤ光源の熱によりデフロストさせる。
【解決手段】密閉構造の筐体１０内に収容されているＬＥＤ光源２がヒートパイプ４０を介してヒートシンク２０と熱的に接続されるように構成された車両用ヘッドライト１のデフロスト構造において、ヒートシンク２０は筐体１０の後方壁部を形成するベース板２１から前方へ向けて突出するとともに上下方向に延びる板状に形成された複数のフィン２２を有し、筐体１０の天井部１１ｂ付近には、フィン２２によって温められた空気をアウターレンズ１２の内表面１２ａ側へ通気可能にさせる気体流路Ｘが設けられ、フィン２２における上方部分２２ａの前方端２２ｃが気体流路付近に配置されるように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用ヘッドライトのデフロスト構造に関するものである。

従来、車両用ヘッドライトはユニット化された状態で車体フレームに取り付けられることが周知である。ユニット化された車両用ヘッドライトでは、光源を収容する内部空間が封止されるように密閉構造に形成された筐体を備える構成や、内部空間に外気を取り込めるように筐体の一部を開口させた構成がある。

また、ヘッドライト用光源として、従来から採用されているハロゲンランプに加え、フィラメントのない光源が採用されている。例えば、アーク放電により発光するＨＩＤランプや、ＬＥＤ光源などがある。下記の特許文献１と特許文献２には、ＬＥＤ光源を採用した車両用ヘッドライトの構成例が開示されている。

特許文献１に記載された車両用ヘッドライトは、ＬＥＤ光源を収容するハウジングの内部が防水状態に保たれるように密閉構造に形成された筐体を備えている。ハウジング背面には開口部が設けられており、その開口部にヒートシンクの基部が嵌め込まれている。また、放熱性能を向上させるために、ヒートシンクのフィンが筐体の外側に露出されている。さらに、筐体内ではＬＥＤ光源が柔軟性を有する熱伝導部材を介してヒートシンクと熱的に接続されており、熱伝導部材はヒートシンクの基部に取り付けられている。

特許文献２に記載された車両用ヘッドライトでは、ＬＥＤ光源がループ型ヒートパイプを介してヒートシンクと熱的に接続されるように構成されている。ヒートシンクは放熱板であるベース板の内面側にヒートパイプ固定溝が設けられている。つまり、ベース板がハウジングの開口部に嵌め込まれた状態では、ベース板にヒートパイプが取り付けられ、ベース板の外面側に設けられた多数の放熱フィンが筐体の外側に露出している。

さらに近年では、照射光としてレーザ光を用いた車両用ヘッドライトが開発されている。例えば、ヘッドライト用光源として半導体レーザ（ＬＤ）と蛍光体とを採用したものでは、半導体レーザの発したレーザ光を蛍光体で励起させて車両の前方に向けて照射するように構成されている。

特開２００９−８７６２０号公報 特開２００６−１６４９６７号公報

ところで、ＬＥＤ光源の発する白色光はハロゲンランプよりも赤外線が少ない。そのため、特許文献１と特許文献２に記載された構成では、ＬＥＤ光源が発した光により筐体の内壁面や反射板やアウターレンズの内表面などが温まりにくい。ところが、ＬＥＤ光源はハロゲンランプに比べて発熱量は少ないが、筐体内においてＬＥＤ光源が局所的な高温部材となる。

さらに、筐体が密閉構造に形成されている場合には筐体外部の空気を取り込むことができず、筐体内で表面結露が発生しやすくなる。例えば、冬季などで車外の気温が比較的に低い場合には、アウターレンズの表面温度が露点温度まで低下してアウターレンズの内表面で結露を生じる可能性がある。加えて、上述したようにヘッドライト用光源がＬＥＤである場合には筐体内の温度が上昇しにくいため、筐体内の相対湿度が低下しにくい。

したがって、特許文献１と特許文献２に記載された構成では、表面結露により生じた水滴が筐体内に残存してしまう可能性がある。その水滴がアウターレンズの内表面に付着していることによりアウターレンズに入射する光を乱反射させてしまう。つまり、アウターレンズに付着した水滴が妨げとなり車両前方への照射光が弱くなってしまう。また、特許文献１に記載された構成のように、筐体内でアウターレンズの内表面により区画される空間にＬＥＤ光源が露出している場合には、アウターレンズの内表面で凝縮された水滴がＬＥＤ光源に触れてしまう可能性がある。この場合には、水滴によりＬＥＤ光源の故障や動作不良が生じて耐久性を悪化させる虞がある。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、ＬＥＤ光源を冷却することができるとともに、ＬＥＤ光源を発光させることにより筐体内をデフロストすることができる車両用ヘッドライトのデフロスト構造を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、この発明は、密閉構造に形成された筐体内に収容されているＬＥＤ光源がヒートパイプを介して前記筐体の壁部を形成するヒートシンクと熱的に接続されるように構成された車両用ヘッドライトのデフロスト構造において、前記ヒートシンクは、前記筐体内に設けられた反射部材の背面と対向するように前記筐体の後方部分に設けられて前記壁部を形成するベース板と、前記ベース板から前方へ向けて突出するとともに、前記筐体の内部に配置された複数の放熱部材とを有し、前記反射部材の上端と前記筐体の天井部との間には、前記放熱部材によって温められた空気を前記筐体の前方部分に設けられたアウターレンズの内表面へ通気可能にさせる気体流路が設けられ前記放熱部材は、上方部分の前方端が前記気体流路付近に配置されていることを特徴とするものである。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記放熱部材の表面積は、前記上方部分が下方部分よりも大きいことを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記放熱部材は、上下方向に延びる板状に形成され、上下方向長さが前後方向長さよりも長く、かつ前後方向長さは、前記上方部分が下方部分よりも長いことを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記ヒートパイプは、前記ヒートシンクの前記放熱部材に取り付けられていることを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記ベース板は、前面が前記筐体の内壁面を形成し、かつ後面が前記筐体の外壁面を形成し、前記放熱部材は、前記前面から突出するように構成され、前記ヒートパイプは、前記ヒートシンクの前記ベース板に取り付けられていることを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記ヒートシンクは、前記ベース板から後方へ向けて突出するとともに前記筐体の外部に配置された複数の外側放熱部材をさらに有することを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記外側放熱部材は、上下方向に延びる板状に形成され、上下方向長さが前後方向長さよりも長く、かつ前後方向長さは、上方部分が下方部分よりも長いことを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

この発明によれば、密閉構造の筐体において、ＬＥＤ光源の冷却性能を向上させることができるとともに、アウターレンズの内表面を霜取り（デフロスト）することができる。また、放熱部材によって煙突効果が生じるため筐体内で自然対流が生じて内部空間への熱拡散を促進できる。さらに、放熱部材における上方部分の前方端が気体流路付近に配置されているため、温められた空気を気体流路からアウターレンズの内表面側へ流しやすい向きの自然対流を生じさせることができる。加えて、反射部材の後方側で温められた空気が反射部材の前方側に配置されたアウターレンズの内表面へ向かわせやすくさせることができる。

この発明によれば、上記効果に加え、放熱部材における下方部分の熱容量が上方部分よりも小さいので、下方部分が上方部分よりも早く温度上昇するため煙突効果が促進される。

この発明によれば、上記効果に加え、板状の放熱部材が上下方向に延びているので、上方へ向かう気流を促進できる。また、放熱部材は上下方向長さが前後方向長さよりも長いので煙突効果を促進できる。さらに、放熱部材の上方部分が下方部分よりも長いため、放熱部材から流出する温められた空気が気体流路へ向けて流れやすくなる。

この発明によれば、上記効果に加え、ヒートパイプが放熱部材に取り付けられているため、放熱部材から筐体内への放熱性能を向上させることができる。

この発明によれば、上記効果に加え、ヒートパイプがベース板に取り付けられているため、ベース板の後面から筐体外への放熱性能を向上させることができる。

この発明によれば、上記効果に加え、外側放熱部材から筐体外への放熱量を増大させることができる。

この発明によれば、上記効果に加え、外側放熱部材による煙突効果が生じるので筐体外への放熱性能を向上させることができる。さらに、外側放熱部材における下方部分の熱容量が上方部分よりも小さいので、下方部分が上方部分よりも早く温度上昇するため外側放熱部材での煙突効果が促進される。

第一実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造を模式的に示した説明図である。 図１に示す筐体内の構成例を示した斜視図である。 図２に示す構成例を備えた車両用ヘッドライトの断面を示し、デフロスト構造により筐体内で生じる自然対流を示した説明図である。 筐体内の空気状態を説明するための空気線図である。 第二実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造を模式的に示した説明図である。 図５に示す筐体内の構成例を示した斜視図である。 第三実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造を模式的に示した説明図である。 図７に示す筐体内の構成例を示した斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明に係る車両用ヘッドライトのデフロスト構造を具体例に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、第一実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造について説明する。図１に示すように、車両用のヘッドライト１は、密閉構造に形成された筐体１０の内部にＬＥＤ光源２と反射部材３とを収容している。ＬＥＤ光源２は、いわゆるＬＥＤパッケージと称される周知の構成を備え、筐体１０の内部空間に露出している。筐体１０の内部では、発熱部であるＬＥＤ光源２と放熱部であるヒートシンク２０とがヒートパイプ４０を介して熱的に接続されている。

筐体１０は、ハウジング１１を主体に構成され、ハウジング１１の前方開口部に取り付けられたアウターレンズ１２と、ハウジング１１の後方開口部に取り付けられたヒートシンク２０とを備えている。アウターレンズ１２は筐体１０の前方部分に設けられ、ヒートシンク２０が筐体１０の後方部分に設けられている。

図１に示すように、ハウジング１１は前後方向に延びる底部１１ａおよび天井部１１ｂを備え、前後両側が開口した形状に形成されている。アウターレンズ１２とハウジング１１との接続部分はシール構造に形成され、ハウジング１１の前方開口部がアウターレンズ１２によって閉塞されている。アウターレンズ１２は上方部分から下方部分へ向けて前方側に配置される形状に形成されている。また、ハウジング１１の後方開口部がヒートシンク２０によって閉塞されている。筐体１０の後方壁部が金属製のヒートシンク２０により形成されている。

ヒートシンク２０は、基部であるベース板２１と、ベース板２１の片面のみから突出する複数のフィン２２とを備えている。フィン２２は板状に形成され、フィン２２同士が対向するように配置されている。図１に示すように、ヒートシンク２０は、ベース板２１がハウジング１１の後方開口部を塞ぐように嵌め込まれ、複数のフィン２２がベース板２１の前面２１ａから前方へ向けて突出するように配置される。フィン２２が筐体１０の内部空間に露出し、かつベース板２１の後面２１ｂが筐体１０の外側に露出するように構成されている。なお、第一実施例のヒートシンク２０では、ベース板２１の後面２１ｂに放熱用のフィンが設けられていない。また、フィン２２は、板状の放熱部材の他に、棒状の放熱部材により構成されてもよい。

さらに、ヒートシンク２０とハウジング１１との接続部分はシール構造に形成されている。図１に示すように、ヒートシンク２０のベース板２１がハウジング１１の後方開口部に嵌め込まれた状態でボルト３１によってハウジング１１に固定されている。また、後方開口部に嵌め込まれたベース板２１とハウジング１１との間にシール材３２が設けられている。シール材３２はベース板２１とハウジング１１とに挟まれている。シール材３２を挟み込んだ状態でベース板２１がボルト３１によりハウジング１１に固定されている。

例えば、ヒートシンク２０の上方部分では、ベース板２１の前面２１ａとハウジング１１とがシール材３２を挟み込んだ状態でボルト３１が筐体１０の外側からベース板２１の上方部分およびシール材３２を貫通してハウジング１１に係合するように構成されている。さらに、ハウジング２０の下方部分では、ベース板２１の後面２１ｂとハウジング１１とがシール材３２を挟み込んだ状態でボルト３１が筐体１０の外側からハウジング１１に係合するとともにハウジング１１およびシール材３２を貫通してベース板２１の下方部分に係合するように構成されている。

また、筐体１０の後方壁部となるベース板２１の前方には、反射部材３が配置されている。反射部材３はＬＥＤ光源２の発した光を前方のアウターレンズ１２へ向けて反射する反射板である。筐体１０内のＬＥＤ光源２は上方へ向けて光を放射するように配置されている。図１に示すように、反射部材３はＬＥＤ光源２の上方に配置され、上下方向でＬＥＤ光源２とハウジング１１の天井部１１ｂとの間に配置されている。

反射部材３は、下方部分から上方部分の上端３ａに向けてＬＥＤ光源２の後方から前方へ延びる形状（アーチ状）に形成されている。すなわち、前方側の反射面３ｂおよび後方側の背面３ｃが上述したアーチ状に形成されている。また、ヒートシンク２０は、ベース板２１の前面２１ａが反射部材３の背面３ｃと対向するように反射部材３の後方側に配置され、フィン２２がベース板２１の前面２１ａから反射部材３の背面３ｃに向けて延びている。さらに、反射部材３の上端３ａは反射部材３のうち最も前方に配置された端部を形成している。

また、反射部材３は上端３ａがハウジング１１の天井部１１ｂから離れて配置されており、その上端３ａと天井部１１ｂとの隙間によって気体流路Ｘが形成されている。つまり、気体流路Ｘは上下方向で筐体１０内の天井部１１ｂ付近に設けられている。要するに、気体流路Ｘとは、ヒートシンク２０のフィン２２によって温められた筐体１０内の空気をアウターレンズ１２の内表面（以下「レンズ内表面」という）１２ａ側へ向けて通気可能にさせる隙間である。

図１に示すように、気体流路Ｘによって、反射部材３の反射面３ｂとレンズ内表面１２ａとが対向する領域の内部空間Ａと、反射部材３の背面３ｃ側であってヒートシンク２０のフィン２２が配置されている領域の内部空間Ｂとが通気可能に繋がっている。複数のフィン２２は内部空間Ｂに露出している。

また、第一実施例では、ヒートパイプ４０がＬＥＤ光源２の熱をヒートシンク２０のフィン２２へ熱輸送するように構成されている。ヒートパイプ４０は金属製の密閉容器内に相変化する作動液が封入された構成を備えている。つまり、ヒートパイプ４０は潜熱を利用して熱輸送する周知の構成を備えている。ＬＥＤ光源２はハウジング１１の底部１１ａに設けられた集熱部材４上に設けられている。集熱部材４は熱伝導性が高い材質や構造により構成されている。例えば、集熱部材４が直方体状の集熱ブロックにより構成されている。したがって、ヒートパイプ４０は、一方の端部側が集熱部材４に取り付けられて蒸発部４０ａを形成し、かつ他方の端部側がフィン２２に取り付けられて凝縮部４０ｂを形成している。

ここで、図２を参照して、ヒートシンク２０とヒートパイプ４０について詳細に説明する。図２に示すように、ヒートシンク２０のベース板２１は上下方向で立たせたように配置され、かつ反射部材３の後方に配置されている。板状のフィン２２は上下方向に立たせたように配置され、かつ複数のフィン２２同士が左右方向で対向している。フィン２２同士が対向する領域内が気体流路Ｙを形成している。つまり、気体流路Ｙは上下方向に連通している。また、フィン２２の上下方向長さは前後方向長さよりも大きく形成されている。望ましくは、フィン２２は板形状のアスペクト比が大きくなるように形成されている。つまり、複数のフィン２２が上下方向に延びるように形成されている。例えば、板状のフィン２２と柱状のフィン２２とを比較した場合、板状のフィン２２のほうが上方への気流を促進できる。したがって、フィン２２が板状の放熱部材であることが好ましい。

さらに、フィン２２の前方端２２ｃは反射部材３の背面３ｃに沿った形状に形成されている。すなわち、フィン２２の前後方向長さは上方部分２２ａが下方部分２２ｂよりも大きく形成されている。例えば、図２に示すように、上下方向でフィン２２の上方部分２２ａが反射部材３の上端３ａよりも上方に配置され、かつ前後方向で上方部分２２ａの前方端２２ｃは反射部材３の上端３ａよりも後方に配置されている。また、図示しないが、フィン２２と反射部材３との位置関係として、前後方向でフィン２２における上方部分２２ａの前方端２２ｃは反射部材３の上端３ａよりも前方に配置されてもよい。要は、フィン２２における上方部分２２ａの前方端２２ｃが後述する気体流路Ｘ付近に配置されていればよい。なお、図２では、反射部材３の背面３ｃと、ベース板２１の後面２１ｂが見えていない。

各フィン２２には、ヒートパイプ４０を挿入させる貫通孔が左右方向に貫通して設けられている。ヒートパイプ４０はコ字状に形成され、蒸発部４０ａおよび凝縮部４０ｂが左右方向に延びるように配置されている。ヒートパイプ４０の凝縮部４０ｂは、各フィン２２に設けられた貫通孔に挿入されて各フィン２２と接触している。

また、ＬＥＤ光源２は集熱部材４の上面に左右方向に二つ並んで配置されている。集熱部材４は上面が長方形状に形成され、その長手方向が左右方向を向くように配置されている。ヒートパイプ４０の蒸発部４０ａは集熱部材４のうち長手方向に延びる面に接触している。なお、ＬＥＤ光源２は、四角形の基板上に設けられたＬＥＤチップが図示しない電子回路に接続されており、電子回路内に電流が流されることによって発光するように構成されている。

また、第一実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造では、ヒートパイプ４０が一本であってもよく、あるいは複数本であってもよい。図２に示す例では、ヒートパイプ４０が二本のヒートパイプ４１，４２を含むように構成されている。第一ヒートパイプ４１は、蒸発部４１ａが集熱部材４の前方側面に接触しているとともに凝縮部４１ｂが各フィン２２の上方部分２２ａに接触するように構成されている。第二ヒートパイプ４２は、蒸発部４２ａが集熱部材４の後方側面に接触しているとともに凝縮部４２ｂが各フィン２２の下方部分２２ｂに接触するように構成されている。さらに、フィン２２において、第一ヒートパイプ４１が取り付けられている上方部分２２ａの表面積は、第二ヒートパイプ４２が取り付けられている下方部分２２ｂの表面積よりも大きく形成されている。

例えば、ヘッドライト１を点灯時、ＬＥＤ光源２で生じた熱が集熱部材４へ熱伝達される。ＬＥＤ光源２が集熱部材４の上面中央に配置されていることにより、その熱は集熱部材４の上面中央から集熱部材４内の全体に広がるように熱伝導する。また、集熱部材４の熱はヒートパイプ４０によってヒートシンク２０に輸送されてフィン２２で筐体１０内に放熱される。要するに、ヘッドライト１はＬＥＤ光源２がヒートスポットとならないように筐体１０内に熱拡散させるように構成されている。

ここで、図３を参照して、筐体１０の内部空間で生じる自然対流について説明する。図３に示す白抜き矢印は、ＬＥＤ光源２の熱をフィン２２から放熱することにより生じる自然対流Ｃ１を示している。フィン２２が上下方向に延びて気体流路Ｙを形成しているため、内部空間Ｂ内の気体がフィン２２により温められることにより気体流路Ｙ内で煙突効果を生じて上向きの自然対流Ｃ１が生じる。その結果、気体流路Ｙ内で温められた空気がフィン２２の上方部分２２ａから気体流路Ｙ外へ流れ出ることにより自然対流Ｃ２が生じる。

フィン２２は上下方向長さが上方部分２２ａの前後方向長さよりも大きく形成されているため、気体流路Ｙ内における煙突効果を促進させることができる。さらに、フィン２２は、表面積の相違に基づいて下方部分２２ｂが上方部分２２ａよりも熱容量が小さいため、下方部分２２ｂが上方部分２２ａよりも先に温度上昇する。そのため、気体流路Ｙ内で上向きの自然対流Ｃ１が生じやすくなる。

また、図３に示すように、フィン２２の前後方向長さは上方部分２２ａが下方部分２２ｂよりも長く形成されている。前方端２２ｃが反射部材３の背面３ｃに沿う形状に形成されている。そのため、フィン２２における上方部分２２ａの前方端２２ｃ付近では、前方へ向けて流れる自然対流Ｃ２が生じる。さらに、フィン２２の上方部分２２ａは前方端２２ｃが反射部材３の上端３ａ付近に配置されているため、前後方向で反射部材３の上端３ａ付近ではベース板２１側よりも前方へ強く流れる自然対流Ｃ２が生じる。その結果、内部空間Ｂから気体流路Ｘを通過して内部空間Ａ内に流れ込む自然対流Ｃ３が生じる。図３に示す自然対流Ｃ３は内部空間Ａ内で下方に向けて流れるとともに前方へ向けて流れる。

したがって、フィン２２によって温められた空気ＨＧは、フィン２２の上方部分２２ａから上方に流れ出てハウジング１１の天井部１１ｂ付近に集中している。自然対流Ｃ２によって内部空間Ｂ内の温かい空気ＨＧを気体流路Ｘへ向けて流すことができる。すなわち、天井部１１ｂ付近の温かい空気ＨＧを前方へ向く自然対流Ｃ２によって気体流路Ｘへ向かわせることを促進できる。要するに、自然対流Ｃ２によってハウジング１１の天井部１１ｂよりも下方に形成された気体流路Ｘに温かい空気ＨＧを流すことができる。

さらに、内部空間Ａ内の自然対流Ｃ３はアウターレンズ１２に向けて流れる。つまり、自然対流Ｃ３に含まれる温かい空気がレンズ内表面１２ａに接触する。その結果、自然対流Ｃ３がレンズ内表面１２ａに触れて熱を奪われることにより、内部空間Ａ内で下方へ向かう自然対流Ｃ４が生じる。つまり、自然対流Ｃ４は自然対流Ｃ３よりも冷たい空気である。

したがって、筐体１０内で生じる自然対流Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を利用してＬＥＤ光源２の発した熱をレンズ内表面１２ａへ輸送することができる。すなわち、ＬＥＤ光源２の発した熱でレンズ内表面１２ａを温めることができる。さらに、自然対流Ｃ４が内部空間Ａ内でハウジング１１の底部１１ａへ向けて流れるため、自然対流Ｃ４によりＬＥＤ光源２を空冷することができる。さらに、ヘッドライト１ではレンズ内表面１２ａにおいて上方部分が後方側に配置される形状に形成されているため、気体流路Ｘを通過した自然対流Ｃ３がレンズ内表面１２ａに触れやすい構造に構成されている。

要するに、ＬＥＤ光源２の発した熱を筐体１０の内部空間全体に亘って熱拡散させることができる。さらに、内部空間Ｂに露出するヒートシンク２０のフィン２２によって生じる自然対流によって熱拡散を促進させることができる。したがって、筐体１０内の空気温度を上昇させることができる。そのため、筐体１０の内部空気が加熱されることにより筐体１０の壁部を介して筐体１０内の熱を筐体１０外へ放熱しやすくなる。つまり、筐体１０の壁部を介した放熱過程において、レンズ内表面１２ａの温度を上昇させることができる。

ここで、図４を参照して、筐体１０内の空気状態について説明する。図４は空気線図である。ヘッドライト１が消灯している場合を状態（以下「消灯状態」という）Iとし、ヘッドライト１が点灯している場合を状態（以下「点灯状態」という）IIとする。

図４に示すように、例えば、消灯状態Iの筐体１０内では、温度Ｔ１が２０℃、相対湿度ＲＨ１が５０％、露点温度ＤＰは９．６℃となる。そして、消灯状態 Iから点灯状態IIに遷移すると、図３を参照して上述したようにＬＥＤ光源２の熱が筐体１０内に熱拡散される。図４に示すように、点灯状態IIの筐体１０内では、温度Ｔ２が３０℃、相対湿度ＲＨ２が２８％、露点温度ＤＰは９．６℃である。

したがって、点灯状態IIでは、ＬＥＤ光源２が発光する際に生じる熱をフィン２２で筐体１０内に放熱することにより筐体１０内の空気が加熱される。筐体１０の内部空気が加熱されることにより図４に示す空気線図上では右側に移動して相対湿度が低下する。つまり、ヘッドライト１を点灯すると筐体１０内の相対湿度が低下するため、レンズ内表面１２ａを霜取り（デフロスト）することができる。さらに、点灯状態IIでは温度30℃の内部空気が流体流路Ｘから内部空間Ａ内に流れ込むことになる。つまり、点灯状態IIにおいて、消灯状態Iの内部空気よりも温かい３０℃の空気がレンズ内表面１２ａに触れることになるため、レンズ内表面１２ａの表面温度が露点温度９．６℃まで低下することを低減できる。筐体１０内で生じる自然対流によってレンズ内表面１２ａが温められるため、レンズ内表面１２ａを霜取りすることができる。

以上説明したように、第一実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造によれば、ＬＥＤ光源の熱を利用して筐体内に露出するフィンで自然対流を生じさせることによって、筐体の内部空間全体に亘って効果的に熱拡散できる。加えて、その自然対流によりアウターレンズの内表面を霜取り（デフロスト）することができる。さらに、筐体内に露出するフィンにヒートパイプが取り付けられていることにより、ＬＥＤ光源からの熱輸送効率が向上するとともに筐体内への放熱性能が向上する。つまり、密閉構造の筐体において、ＬＥＤ光源の冷却性能を向上させることができるとともに、アウターレンズの内表面をデフロストすることができる。また、筐体内の空気が全体的に温められるため筐体壁部が全体的に温度上昇し、その筐体全体で外部へ放熱することができる。

次に、図５，図６を参照して、第二実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造について説明する。第二実施例は、上述した第一実施例とは、ヒートシンクとヒートパイプとの接続箇所が異なるように構成されている。なお、第二実施例の説明では、第一実施例と同様の構成については説明を省略してその参照符号を引用する。

図５に示すように、第二実施例のヘッドライト２００では、ヒートシンク５０のベース板５１にヒートパイプ４０が取り付けられるように構成されている。第二実施例では、ヒートパイプ４０の凝縮部４０ｂがベース板５１に接触している。なお、第二実施例のヒートシンク５０は、第一実施例のヒートシンク２０とはヒートパイプ４０の取り付け部分が異なるのみであり、その他の構成はヒートシンク２０と同様である。

具体的には、ヒートシンク５０のベース板５１には、ヒートパイプ４０の凝縮部４０ｂを挿入させる挿入孔が設けられている。図６に示すように、ヒートシンク５０のベース板５１には、右方側面にヒートパイプ４０の凝縮部４０ｂが挿入される挿入口が形成されている。さらに、ベース板５１に設けられた挿入孔は挿入口から左方へ延びるように形成されている。

また、図６に示す例では、ヒートパイプ４０が二本のヒートパイプ４１，４２を含むように構成されている。第一ヒートパイプ４１の凝縮部４１ｂはベース板５１の上方部分に接触するように構成されている。第二ヒートパイプ４２の凝縮部４２ｂはベース板５１の下方部分に接触するように構成されている。

第二実施例のデフロスト構造では、ヒートパイプ４０によってＬＥＤ光源２からヒートシンク５０へ輸送された熱が、ベース板５１に熱伝達されて、ベース板５１から複数のフィン５２へ熱伝導するように構成されている。つまり、ベース板５１の後面５１ｂから筐体１０の外部へ放熱されるとともに、ベース板５１から前面５１ａ側のフィン５２に熱伝導してフィン５２から筐体１０内の内部空間Ｂに放熱されるように構成されている。したがって、第二実施例ではベース板５１がフィン５２よりも早く温度上昇するため、ベース板５１の後面５１ｂから筐体１０の外部へ放熱される熱量が第一実施例よりも多くなる。

以上説明した通り、第二実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造によれば、第一実施例の効果に加えて、第一実施例よりも筐体外部への放熱性能を向上させることができる。つまり、筐体内に露出するフィンにより自然対流を生じさせて熱拡散させるとともに、ＬＥＤ光源の冷却性能を向上させることができる。

次に、図７，図８を参照して、第三実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造について説明する。第三実施例は、上述した第二実施例とは異なり、ヒートシンクの両面側にフィンが設けられた構成を備えている。なお、第三実施例の説明では、第一実施例あるいは第二実施例と同様の構成については説明を省略してその参照符号を引用する。

図７に示すように、第三実施例のヘッドライト３００では、ヒートシンク６０はベース板６１の後面６１ｂから後方に向けて突出する板状の外側フィン６３を複数備えている。外側フィン６３は筐体１０の外側に露出するように構成されている。また、ベース板６１の前面６１ａ側には筐体１０の内部に配置されるフィン６２が設けられている。なお、第三実施例のヒートシンク６０は、第二実施例のヒートシンク５０とは外側フィン６３の有無が異なるのみであり、その他の構成はヒートシンク５０と同様である。

図８に示すように、ヒートシンク６０の外側フィン６３は上下方向に立たせたように配置されている。つまり、複数の外側フィン６３が上下方向に延びるように形成されている。また、複数の外側フィン６３同士が左右方向で対向している。外側フィン６３同士が対向する領域内が気体流路Ｚを形成している。気体流路Ｚは上下方向に連通している。

例えば、外側フィン６３の上下方向長さは前後方向長さよりも大きく形成されている。望ましくは、外側フィン６３はアスペクト比が大きくなるように形成されている。また、外側フィン６３の前後方向長さは上方部分が下方部分よりも長く形成されている。なお、外側フィン６３の上方部分と下方部分とが同じ前後方向長さに形成されてもよい。

第三実施例のデフロスト構造では、ヒートパイプ４０を介してＬＥＤ光源２の熱がヒートシンク６０のベース板６１に輸送されるとともに、ベース板６１から内部空間Ｂに露出するフィン６２および筐体１０の外部空間に露出する外側フィン６３に熱伝導するように構成されている。つまり、フィン６２から筐体１０内の内部空間Ｂに放熱されるとともに、外側フィン６３から筐体１０の外部空間へ放熱されるように構成されている。したがって、外側フィン６３による気体流路Ｚ内で煙突効果が生じるため、筐体１０外部への放熱性能が第二実施例よりも向上する。

以上説明した通り、第三実施例における車両用ヘッドライトのデフロスト構造によれば、第一実施例の効果に加えて、第二実施例よりも筐体外部への放熱性能を向上させることができる。つまり、ＬＥＤ光源の冷却性能が第二実施例よりも向上する。

なお、この発明に係る車両用ヘッドライトのデフロスト構造は、前述した各実施例に限定されず、発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、集熱部材がベーパチャンバ（平板型ヒートパイプ）により構成されてもよい。ベーパチャンバの内部構造は、従来から知られている構造に構成されてよい。ベーパチャンバの密閉された内部空間に少量の作動液が収容されているとともにウィックが設けられている。

さらに、この発明はＬＥＤ光源を採用したヘッドライトを対象とするものであり、ヘッドライトが搭載された車両は特に限定されない。つまり、この発明を適用できる車両とは、例えば自動車や鉄道車両や船舶や航空機など人や物を輸送する乗り物のことである。

１…ヘッドライト、 ２…ＬＥＤ光源、 ３…反射部材、 ３ａ…上端、 ３ｂ…反射面、 ３ｃ…背面、 ４…集熱部材、 １０…筐体、 １１…ハウジング、 １２…アウターレンズ、 １２ａ…内表面（レンズ内表面）、 ２０…ヒートシンク、 ２１…ベース板、 ２１ａ…前面、 ２１ｂ…後面、 ２２…フィン、 ２２ａ…上方部分、 ２２ｂ…下方部分、 ２２ｃ…前方端、 ４０…ヒートパイプ、 ４０ａ…蒸発部、 ４０ｂ…凝縮部、 ６３…外側フィン、 Ａ，Ｂ…内部空間、 Ｘ，Ｙ，Ｚ…気体流路。

上記の課題を解決するために、この発明は、密閉構造に形成された筐体内に収容されているＬＥＤ光源がヒートパイプを介して前記筐体の壁部を形成するヒートシンクと熱的に接続されるように構成された車両用ヘッドライトのデフロスト構造において、前記ヒートシンクは、前記筐体内に設けられた反射部材の背面と対向するように前記筐体の後方部分に設けられて前記壁部を形成するベース板と、上下方向に延びる板状に形成され、前記ベース板から前方へ向けて突出するとともに、前記筐体の内部に配置された複数の放熱部材とを有し、前記反射部材は、下方部分から上端に向けて前記ＬＥＤ光源の後方から前方へ延びる湾曲状に形成され、前記反射部材の上端と前記筐体の天井部との間には、前記放熱部材によって温められた空気を前記筐体の前方部分に設けられたアウターレンズの内表面へ通気可能にさせる気体流路が設けられ、前記放熱部材は、前方端が前記反射部材の背面に沿った形状に形成され、かつ上方部分の前方端が前記気体流路付近に配置され、前記放熱部材の表面積は、前記上方部分が下方部分よりも大きいことを特徴とするものである。

この発明は、上記発明の構成に加え、前記放熱部材は、上下方向長さが前後方向長さよりも長く、かつ前後方向長さは、前記上方部分が下方部分よりも長いことを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造である。

Claims (7)

1. 密閉構造に形成された筐体内に収容されているＬＥＤ光源がヒートパイプを介して前記筐体の壁部を形成するヒートシンクと熱的に接続されるように構成された車両用ヘッドライトのデフロスト構造において、
   前記ヒートシンクは、
   前記筐体内に設けられた反射部材の背面と対向するように前記筐体の後方部分に設けられて前記壁部を形成するベース板と、
   前記ベース板から前方へ向けて突出するとともに、前記筐体の内部に配置された複数の放熱部材とを有し、
   前記反射部材の上端と前記筐体の天井部との間には、前記放熱部材によって温められた空気を前記筐体の前方部分に設けられたアウターレンズの内表面へ通気可能にさせる気体流路が設けられ、
   前記放熱部材は、上方部分の前方端が前記気体流路付近に配置されている
   ことを特徴とする車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
2. 前記放熱部材の表面積は、前記上方部分が下方部分よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
3. 前記放熱部材は、上下方向に延びる板状に形成され、上下方向長さが前後方向長さよりも長く、かつ前後方向長さは、前記上方部分が下方部分よりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
4. 前記ヒートパイプは、前記ヒートシンクの前記放熱部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
5. 前記ベース板は、前面が前記筐体の内壁面を形成し、かつ後面が前記筐体の外壁面を形成し、
   前記放熱部材は、前記前面から突出するように構成され、
   前記ヒートパイプは、前記ヒートシンクの前記ベース板に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
6. 前記ヒートシンクは、前記ベース板から後方へ向けて突出するとともに前記筐体の外部に配置された複数の外側放熱部材をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。
7. 前記外側放熱部材は、上下方向に延びる板状に形成され、上下方向長さが前後方向長さよりも長く、かつ前後方向長さは、上方部分が下方部分よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の車両用ヘッドライトのデフロスト構造。

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