JP2016066527A

JP2016066527A - 車両用灯具

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Publication number: JP2016066527A
Application number: JP2014195078A
Authority: JP
Inventors: 研二秋貞; Kenji Akisada
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP6460698B2

Abstract

【課題】灯体モジュールと半導体発光素子を含む光源モジュールとが離隔された車両用灯具において、半導体発光素子の効率的な冷却手段を提供すること。【解決手段】エアコンシステムの車室内側には、本来の空調室内ユニットＵとして、冷媒圧力調整用のエクスパンションバルブ６０５、冷媒を減圧して断熱膨張させ気化させるエバポレータ６０６が設けられている。さらに、車室内側には、エンジンルーム側から分取した液化冷媒の冷媒圧力調整用のエクスパンションバルブ２１０及び光源モジュール２００Ａに結合したエバポレータ２０３が接続されている。エバポレータ２０３の冷媒は光源モジュール２００Ａ内のレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を冷却する。【選択図】図３

Description

本発明は、たとえばレーザ光を利用した車両用灯具、たとえば車両用前照灯装置に関する。

従来、半導体発光素子を光源とする光源モジュールを灯体モジュールの外部に設け、光源モジュールからの光を光ファイバ、反射ミラー等によって灯体モジュール内に導入する車両用前照灯装置がある（参照：特許文献１）。さらに、上述の半導体発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）素子よりも小型、高輝度かつ点光源に近いレーザダイオード（ＬＤ）素子を用いることにより、よりホットゾーンに収束できる合成配光パターン、たとえばすれ違いビーム（ハイビーム）用配光パターン、走行ビーム（ロービーム）用配光パターンを形成している。

特開２０１３−１６２７７号公報特開２０１３−２２６９２２号公報

しかしながら、上述の従来の車両用前照灯装置においては、レーザダイオード素子の冷却手段は存在しない。この場合、高出力レーザダイオード素子の使用温度範囲の上限はＬＥＤ素子よりも低く、たとえばＧａＮ系レーザダイオード素子の青色出力１．６〜４Ｗで使用温度範囲の上限は５０〜８５℃程度である。これに対し、前照灯の環境温度は１００℃程度もある。従って、ヒートシンクによる自然冷却、ファンによる強制空冷では、レーザダイオード素子の使用温度は上記使用温度範囲の上限を超えてレーザダイオード素子の短寿命化、性能低下を招くという課題がある。他方、液冷方式あるいはペルチェ素子による冷却方式を用いれば、レーザダイオード素子の上記使用温度範囲を達成できるが、部品数の増加により製造コストを招き、また、別途、冷却エネルギーを必要とし、車両としてのエネルギー消費量が増加するという課題がある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用灯具は、車両に搭載された車室内の温度制御を行うエアコンディショニングシステムと、灯体モジュールと半導体発光素子を含む光源モジュールとが離隔して光ファイバによって接続された灯具とを具備し、半導体発光素子は、エアコンディショニングシステムに冷却されるように熱的に接続されているようにしたものである。

本発明によれば、半導体発光素子をエアコンディショニングシステム（以下、エアコンシステム）の冷媒もしくは送風によって効率的に冷却できる。また、別途の冷却方式を用いないので、部品数の増加は少なく、製造コストを低減できる。さらに、別途の冷却エネルギーを必要としないので、車両としてのエネルギー消費量の増加を少なくできる。

本発明に係る車両用前照灯装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図１の光源モジュールの詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のエバポレータ内部の拡大断面図である。図１の光源モジュールが組込まれたエアコンシステムを示す図である。図３のエアコン制御ユニットの動作を示すフローチャートである。図４のエアコン制御ユニットの動作によって得られる筐体温度のタイミング図である。図２の光源モジュールの変更例を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のエバポレータ内部の拡大断面図である。図６の光源モジュールを用いた場合の図４のエアコン制御ユニットの動作によって得られる筐体温度のタイミング図である。本発明に係る車両用前照灯装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図８の光源モジュールの詳細を示し、（Ａ）は断面／側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図８の光源モジュールが組込まれたエアコンシステムを示す図である。本発明に係る車両用前照灯装置の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図１１の光源モジュールの詳細を示し、（Ａ）は断面／側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図１１の光源モジュールが組込まれたエアコンシステムを示す図である。

図１は本発明に係る車両用前照灯装置の第１の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図１において、灯体モジュール１００と光源モジュール２００Ａとは離隔しており、これらは光ファイバ３００−１、３００−２、３００−３によって接続されている。

灯体モジュール１００は、ハウジング１０１、アウタレンズ１０２及びランプ１０３よりなる。さらに、ランプ１０３は、光軸調整（エイミング）機構１０３１によってハウジング１０１に固定された高熱伝導性の金属たとえばアルミニウム、銅よりなる支持筐体１０３２、支持筐体１０３２に固定され、光ファイバ３００−１、３００−２、３００−３を導くスリーブ１０３３、支持筐体１０３２に固定されたフランジ１０３４、フランジ１０３４の中央部に固定された拡散部材１０３５、拡散部材１０３５上に設けられ、青色光を黄色光に変換して混色して白色光を出射する蛍光体よりなる波長変換部１０３６、配光制御を行うためのレンズ１０３７、及びエクステンション１０３８よりなる。

光源モジュール２００Ａは、筐体２０１及び筐体２０１内に収容された３つのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を有する。筐体２０１内には、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を冷却するためのエバポレータ２０３が形成されている。さらに、筐体２０１内の各レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍には、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅを検出する温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３（図２に図示）が設けられている。

マイクロコンピュータよりなる光源制御ユニット４００は光源スイッチ４０１のハイビーム位置信号、ロービーム位置信号もしくはオフ信号を受信してレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を制御する。また同時に、光源制御ユニット４００は温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３の各信号を受信し、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３のいずれかの筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが上限温度ＵＬたとえば８５℃以上の場合には、エアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）をエアコンを制御するマイクロコンピュータよりなるエアコン制御ユニット５００に送出する。

次に、図１の光源モジュール２００Ａの詳細を図２を参照して説明する。

図２において、筐体２０１内には、光源制御ユニット４００に電気的に接続されたソケット２０５−１、２０５−２、２０５−３が埋め込まれ、ソケット２０５−１、２０５−２、２０５−３にレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３が嵌め込められている。また、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体２０１内に温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３が嵌め込まれている。ここで、レーザダイオード素子は、そのパッケージ近傍にペルチェモジュール（図示せず）が配置され、レーザダイオード素子の温度制御がある程度可能な構成のものでもよい。さらに、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３をフランジ２０６−１、２０６−２、２０６−３で押え、ボルト２０７で固定する。フランジ２０６−１、２０６−２、２０６−３には、集光レンズ２０８−１、２０８−２、２０８−３及びファイバコネクタ２０９−１、２０９−２、２０９−３が嵌め込まれており、ファイバコネクタ２０９−１、２０９−２、２０９−３には光ファイバ３００−１、３００−２、３００−３が結合されている。従って、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は光ファイバ３００−１、３００−２、３００−３に接続されることになる。尚、筐体２０１は、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の熱をエバポレータ２０３に逃がすために、Ｃｕ、Ａｌ等の熱伝導率の高い材料よりなる。但し、光源モジュール２００Ａの周囲温度は約８０℃と高いので、筐体２０１の外側を断熱部材で覆ってもよい。

エバポレータ２０３の内部には、図２の（Ｄ）に示すように、ウィッグ２０３ａもしくは微細な凹凸構造が設けられている。従って、エバポレータ２０３に流れ込んだ冷媒は断熱膨張して気化熱によりレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３が発生する熱をウィッグ２０３ａもしくは凹凸構造により吸収して冷却する。

次に、図１の光源モジュール２００Ａが組込まれたエアコン（Ａ／Ｃ）システム６００Ａを図３を参照して説明する。尚、図３において、上側はエンジンルームであり、下側は車室内側を示す。また、エアコンシステム６００Ａは、車室内の空調、すなわち温度制御を行うために車両に搭載されているものである。

エンジンルーム側に、気液分離するアキュムレータ６０１、アキュムレータ６０１からの冷媒中の気体を圧縮液化するコンプレッサ６０２、コンプレッサ６０２からの冷媒の熱を外部へ放熱するコンデンサ６０３、及びコンデンサ６０３からの冷媒を貯留して水分、不純物を取り除くレシーバ６０４が設けられている。尚、冷媒としてはＨＦＣ−１３４ａ、Ｒ−１３４ａ等を用いる。

他方、車室内側には、本来の空調室内ユニットＵとして、冷媒圧力調整用のエクスパンションバルブ６０５、エクスパンションバルブ６０５を境界に冷媒を減圧して断熱膨張させ気化させるエバポレータ６０６、及びエバポレータ６０６の後方温度センサ６０６ａが設けられている。エバポレータ６０６で気化した冷媒はアキュムレータ６０１に戻る。また、エバポレータ６０６の送風下流にはヒータコア６０７が設けられている。尚、ヒータコア６０７の詳細の説明については省略する（参照：特許文献２）。

さらに、車室内側には、レシーバ６０４から分取した液化冷媒の冷媒圧力調整用のエクスパンションバルブ２１０及び光源モジュール２００Ａに結合したエバポレータ２０３が接続され、エバポレータ２０３はエクスパンションバルブ２１０を境界に冷媒を減圧して断熱膨張させ気化させる。これにより、エバポレータ２０３はレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を冷却する。エバポレータ２０３で気化した冷媒もアキュムレータ６０１に戻る。

図３において、たとえば、エバポレータ６０６、２０３〜コンプレッサ６０２間では、冷媒の温度は０〜２５℃であり、コンプレッサ６０２〜コンデンサ６０３間では、冷媒の温度は７０〜８０℃であり、コンデンサ６０３〜エクスパンションバルブ６０５、２１０間では、冷媒の温度は５５〜６０℃であり、エクスパンションバルブ６０５、２１０〜エバポレータ６０６、２０３間では、冷媒の温度は０℃である。

図３のエアコン制御ユニット５００の動作を図４のフローチャートを参照して説明する。尚、図４のフローはエアコン制御ユニット５００のリードオンリメモリもしくはフラッシュメモリに格納され、所定時間毎に実行される。

始めに、ステップ５０１にて、エアコンスイッチがオンか否かを判別し、ステップ５０２にて、他のエアコン駆動条件がすべて成立したか否かを判別する。エアコン駆動条件は、たとえば、
加速状態でないこと、
アイドリングストップ状態でないこと、
等である。加速状態であれば、加速性能を向上させるためにエアコンをオフし、また、アイドリングストップ状態であれば、バッテリの消耗を防ぐためにエアコンをオフする。但し、エアコン駆動条件は適宜設定できる。これらのエアコン駆動条件は他の制御ユニットたとえば燃料噴射制御ユニットからの運転状態パラメータによって判別する。この結果、エアコンスイッチがオンかつ他のエアコン駆動条件がすべて成立したときのみステップ５０３に進み、他の場合には、ステップ５０４に進む。

ステップ５０３では、コンプレッサ６０２をフィードバック制御してエバポレータ６０６の後方温度センサ６０６ａの温度が設定値となるようにフィードバック制御する。

ステップ５０４では、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）（いずれかのＴ_ｃａｓｅ≧８５℃）が送出しているか否かを判別する。この結果、エアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）が送出しているときには、ステップ５０３に進み、コンプレッサ６０２を強制的にフィードバック制御する。他方、エアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）が送出されていなければステップ５０５に進み、コンプレッサ２０６をオフにする。

ステップ５０６にて図４のルーチンは終了する。

このように、エアコン制御ユニット５００は、エアコンスイッチオンかつエアコン駆動条件成立時において、エバポレータ６０６の後方温度センサ６０６ａの温度が設定値となるようにコンプレッサ６０２をフィードバック制御する。この場合、光源モジュール２００Ａのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は、エバポレータ２０３の冷媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。また、コンプレッサ６０２がフィードバック制御されていないエアコンスイッチオフあるいはエアコン駆動条件非成立時であっても、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３によってモニタされている。従って、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３のいずれかの筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが上限温度ＵＬ＝８５℃以上になったときには、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）をエアコン制御ユニット５００に送出し、この結果、コンプレッサ６０２は強制的にフィードバック制御され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は強制的に冷却される。この場合も、光源モジュール２００Ａのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３はエバポレータ２０３の冷媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。

たとえば、筐体２０１が５００ｇのアルミニウムより、また、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の単位時間当たりの発熱量が８０Ｗ、筐体２０１の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅの初期温度が４０℃、光源モジュール２００Ａの周囲温度が８０℃とすれば、アイドリングストップ状態に入ってコンプレッサ６０２をオフにすると、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは、図５に示すごとく、上昇し、約１分でＴ_ｃａｓｅ＝５２℃となり、約４分でＴ_ｃａｓｅ＝８５℃（上限温度ＵＬ）に到達する。この時点で、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）を送出する。この結果、たとえアイドリングストップ状態が持続しても、冷媒の流れによってレーザダイオード素子は強制的に冷却されて筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが低下し、これにより、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。

図１〜図３に示す車両用前照灯装置において、各レーザダイオード素子が波長ピーク４５０ｎｍ、出力３Ｗを有すれば、投入電力は約１１Ｗであり、熱変換されるエネルギーは約８Ｗとなる。従って、たとえばレーザダイオード素子数を１０個とすれば、発熱量は約８０Ｗとなる。このとき、冷媒としてＨＦＣ−１３４ａを用い、筐体２０１中のエバポレータ２０３の冷媒温度が０℃、レーザダイオード素子からエバポレータ２０３までの熱抵抗が約０．５℃／Ｗであるとき、レーザダイオード素子近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは約４０℃と低くなる。また、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが５０℃程度でも、エバポレータ２０３の後方温度は０〜２５℃であるので、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は有効に冷却できる。

図６は図２の光源モジュールの変更例を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のエバポレータ内部の拡大断面図である。

図６の光源モジュール２００Ａ’においては、図２の光源モジュール２００Ａの構成要素に対して蓄熱部材２１１−１、２１１−２を付加してある。蓄熱部材２１１−１、２１１−２はたとえば塩化カルシウム水和物（ＣａＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）、硫酸ナトリウム水和物（Ｎａ_２ＳＯ_４・１０Ｈ_２Ｏ）、チオ硫酸ナトリウム水和物（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３・５Ｈ_２Ｏ）、酢酸ナトリウム水和物（ＣＨ_３ＣＯＯＨ・３Ｈ_２Ｏ）等の無機水和塩、パラフィン系有機化合物（Ｃ_１８Ｈ_３８、Ｃ_２０Ｈ_４２、Ｃ_２２Ｈ_４６）等よりなる。この蓄熱部材２１１−１、２１１−２は、コンプレッサ６０２の非動作時にレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の温度変化幅を小さくし、これにより、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の劣化、故障を防止するものである。

図６においては、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３とエバポレータ２０３との伝熱経路を確保するために筐体２０１は高熱伝導率の材料たとえばＣｕ、Ａｌ等により構成し、蓄熱部材２１１−１、２１１−２はこの伝熱経路を妨げない位置に配置されている。従って、蓄熱部材２１１−１、２１１−２はレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３とエバポレータ２０３との間の熱抵抗とならない。

蓄熱部材２１１−１、２１１−２として温度範囲約４０℃に保持できる潜熱量２６４ｋＪ／Ｌの酢酸ナトリウム３水塩を１００ｍＬを用いた場合、潜熱量は２６．４ｋＪとなる。この場合も、たとえば、筐体２０１が５００ｇのアルミニウムより、また、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の単位時間当たりの発熱量が８０Ｗ、筐体２０１の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅの初期温度が４０℃、光源モジュール２００Ａ’の周囲温度が８０℃とすれば、アイドリングストップ状態に入ってコンプレッサ６０２をオフにすると、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは、図７に示すごとく、潜熱量２６．４ｋＪに相当するエネルギーを発熱するまで約５分必要とする。その間、筐体温度Ｔ_ｃａｓｅはほとんど上昇せず、初期温度４０℃である。その後、約４分でＴ_ｃａｓｅ＝８５℃（上限温度ＵＬ）に到達する。この時点で、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）をエアコン制御ユニット５００に送出してレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を強制的に冷却する。つまり、図２の場合に比較して約５分だけ長くエアコンをオフにでき、従って、バッテリの消耗を防ぐことができる。また、アイドリングストップ状態が短時間たとえば５分以内であれば、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅの上昇はほとんどない。従って、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の温度変化を小さくでき、この結果、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の劣化、故障を防止できる。

このように、上述の第１の実施の形態によれば、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の冷却をエアコンシステム６００Ａによって行うので、光源モジュール２００Ａ、２００Ａ’の部品数の増加は少なく、従って、製造コストを低減できる。また、別途の冷却エネルギーを必要としないので、車両としてのエネルギー消費量を少なくできる。

尚、上述の第１の実施の形態においては、エバポレータ２０３は筐体２０１の内部で１回の折返し構造をなして冷却効率を上げているが、エバポレータ２０３は非折返し構造でもよく、また、２回以上の折返し構造でもよい。また、蓄熱部材２１１−１、２１１−２の数は、１または３以上でもよい。さらに、左右の灯体モジュールを１つの光源モジュールに光ファイバで接続すれば光源モジュールの温度条件を統一でき、左右の光量を均衡できる。

図８は本発明に係る車両用前照灯装置の第２の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図８において、図１の光源モジュール２００Ａと異なる光源モジュール２００Ｂを設けてある。

図８の光源モジュール２００Ｂを図９をも参照して説明する。尚、図９の（Ａ）は、理解し易くするために、上部は断面図、下部は側面図であり、図９の（Ｂ）は図９の（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

光源モジュール２００Ｂは、図１、図２のエバポレータ２０３の代りに、ヒートパイプ２２１−１、２２１−２及び冷却フィン２２２を有する。ヒートパイプ２２１−１、２２１−２の入熱部２２１−１ａ、２２１−２ａは筐体２０１中に設けられ、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を冷却する。他方、ヒートパイプ２２１−１、２２１−２の放熱部２２１−１ｂ、２２１−２ｂには冷却フィン２２２が結合され、全体で放熱器２００Ｂ−１を構成する。

次に、図８の光源モジュール２００Ｂが組込まれたエアコン（Ａ／Ｃ）システム６００Ｂを図１０を参照して説明する。尚、図１０において、上側はエンジンルームであり、下側は車室内側を示す。

すなわち、光源モジュール２００Ｂは車内側に設けられるが、光源モジュール２００Ｂの筐体２０１及びヒートパイプ２２１−１、２２１−２の入熱部２２１−１ａ、２２１−２ａは空調室内ユニットＵの外に設けられ、ヒートパイプ２２１−１、２２１−２の放熱部２２１−１ｂ、２２１−２ｂ及び冷却フィン２２２により構成される放熱器２００Ｂ−１は空調室内ユニットＵのエバポレータ６０６とヒータコア６０７との間に設けられる。

図１０において、エアコンつまりコンプレッサ６０２が動作すると、エバポレータ６０６の送風下流にある放熱器２００Ｂ−１の放熱によりヒートパイプ２２１−１、２２１−２の循環液を液化させてヒートパイプ２２１−１、２２１−２の入熱部２２１−１ａ、２２１−２ａへ戻す。他方、入熱部２２１−１ａ、２２１−２ａでは、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３が発生した熱を循環媒が吸熱して気化し、放熱器２００Ｂ−１の放熱部２２１−１ｂ、２２１−２ｂに運ぶ。このように、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３はヒートパイプ２２１−１、２２１−２の循環媒によって効率的に冷却される。

図１０のエアコン制御ユニット５００も図４のフローチャートに基づいて実行される。

つまり、エアコン制御ユニット５００は、エアコンスイッチオンかつエアコン駆動条件成立時において、エバポレータ６０６の後方温度センサ６０６ａの温度が設定値となるようにコンプレッサ６０２をフィードバック制御する。この場合、光源モジュール２００Ｂのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は、エバポレータ６０６からの送風によって冷却されたヒートパイプ２２１−１、２２１−２の循環媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。また、コンプレッサ６０２がフィードバック制御されていないエアコンスイッチオフあるいはエアコン駆動条件非成立時であっても、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３によってモニタされている。従って、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３のいずれかの筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが上限温度８５℃以上になったときには、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）をエアコン制御ユニット５００に送出し、この結果、コンプレッサ６０２は強制的にフィードバック制御される。この場合も、光源モジュール２００Ａのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３はエバポレータ６０６からの送風によって冷却されたヒートパイプ２２１−１、２２１−２の循環媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。

このように、上述の第２の実施の形態によれば、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の冷却をエアコンシステム６００Ｂによって行うので、光源モジュール２００Ｂの部品数の増加は少なく、従って、製造コストを低減できる。また、別途の冷却エネルギーを必要としないので、車両としてのエネルギー消費量を少なくできる。

尚、上述の第２の実施の形態に図６の蓄熱部材２１１−１、２１１−２を適用してレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の温度変化を小さくでき、この結果、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の劣化、故障を防止できる。また、ヒートパイプ２２１−１、２２１−２の数は１もしくは３以上にもなし得る。さらに、冷却フィン２２２をヒートパイプ２２１−１、２２１−２の放熱部２２１−１ｂ、２２１−２ｂに共通に設けているが、別個に設けてもよい。さらに、左右の灯体モジュールを１つの光源モジュールに光ファイバで接続すれば光源モジュールの温度条件を統一でき、左右の光量を均衡できる。

図１１は本発明に係る車両用前照灯装置の第３の実施の形態を示し、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）のフランジ部分の断面図である。図１１においては、図１の光源モジュール２００Ａと図８の光源モジュール２００Ｂを組合わせた光源モジュール２００Ｃを設けてある。

図１１の光源モジュール２００Ｃを図１２をも参照して説明する。尚、図１２の（Ａ）は、理解し易くするために、上部は断面図、下部は側面図であり、図１２の（Ｂ）は図１２の（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

光源モジュール２００Ｃにおいては、図１、図２のエバポレータ２０３は折返さず、筐体２０１の中を通過する。また、光源モジュールＣはヒートパイプ２２１及び冷却フィン２２２を有する。ヒートパイプ２２１の入熱部２２１ａは筐体２０１中にエバポレータ２０３と平行に設けられ、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３を冷却する。他方、ヒートパイプ２２１の放熱部２２１ｂには冷却フィン２２２が結合され、全体で放熱器２００Ｃ−１を構成する。

次に、図１１の光源モジュール２００Ｃが組込まれたエアコン（Ａ／Ｃ）システム６００Ｃを図１３を参照して説明する。尚、図１３において、上側はエンジンルームであり、下側は車室内側を示す。

すなわち、光源モジュール２００Ｃは車内側に設けられるが、光源モジュール２００Ｃの筐体２０１及びヒートパイプ２２１の入熱部２２１ａは空調室内ユニットＵ外に設けられ、ヒートパイプ２２１の放熱部２２１ｂ及び冷却フィン２２２により構成される放熱器２００Ｃ−１は空調室内ユニットＵのエバポレータ６０６とヒータコア６０７との間に設けられる。

図１３において、エアコンつまりコンプレッサ６０２が動作すると、エバポレータ２０３の冷媒によってレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３が冷却される。また同時に、エバポレータ６０６の送風下流にある放熱器２００Ｃ−１の放熱によりヒートパイプ２２１の循環液を液化させてヒートパイプ２２１の入熱部２２１ａへ戻す。他方、入熱部２２１ａでは、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３が発生した熱を循環媒が吸熱して気化し、放熱器２００Ｃ−１の放熱部２２１ｂに運ぶ。このように、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３はエバポレータ２０３の冷媒及びヒートパイプ２２１の循環媒によって効率的に冷却される。

図１３のエアコン制御ユニット５００も図４のフローチャートに基づいて実行される。

つまり、エアコン制御ユニット５００は、エアコンスイッチオンかつエアコン駆動条件成立時において、エバポレータ６０６の後方温度センサ６０６ａの温度が設定値となるようにコンプレッサ６０２をフィードバック制御する。この場合、光源モジュール２００Ｃのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３は、エバポレータ２０３の冷媒及びエバポレータ６０６からの送風によって冷却されたヒートパイプ２２１の循環媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。また、コンプレッサ６０２がフィードバック制御されていないエアコンスイッチオフあるいはエアコン駆動条件非成立時であっても、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３近傍の筐体温度Ｔ_ｃａｓｅは温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３によってモニタされている。従って、温度センサ２０４−１、２０４−２、２０４−３のいずれかの筐体温度Ｔ_ｃａｓｅが上限温度８５℃以上になったときには、光源制御ユニット３００がエアコン駆動要求信号ＲＥＱ（＝“１”）をエアコン制御ユニット５００に送出し、この結果、コンプレッサ６０２は強制的にフィードバック制御される。この場合も、光源モジュール２００Ａのレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３はエバポレータ２０３の冷媒及びエバポレータ６０６からの送風によって冷却されたヒートパイプ２２１の循環媒によって冷却され、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の高温化を防止できる。

このように、上述の第３の実施の形態によれば、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の冷却をエアコンシステム６００Ｃによって行うので、光源モジュール２００Ｃの部品数の増加は少なく、従って、製造コストを低減できる。また、別途の冷却エネルギーを必要としないので、車両としてのエネルギー消費量を少なくできる。

尚、上述の第３の実施の形態に図６の蓄熱部材２１１−１、２１１−２を適用してレーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の温度変化を小さくでき、この結果、レーザダイオード素子２０２−１、２０２−２、２０２−３の劣化、故障を防止できる。また、ヒートパイプ２２１の数は２以上にもなし得る。さらに、左右の灯体モジュールを１つの光源モジュールに光ファイバで接続すれば光源モジュールの温度条件を統一でき、左右の光量を均衡できる。

また、上述の実施の形態において、半導体発光素子としてレーザダイオード素子を用いているが、半導体発光素子として発光ダイオード素子を用いてもよい。

さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。

本発明は車両用前照灯装置以外の車両用灯具、たとえば、ターンランプ、ポジションランプ、フォグランプ、ＤＲＬ（昼間走行ランプ）、リアランプ、ハイマウントストップランプ等に利用できる。

１００：灯体モジュール
１０１：ハウジング
１０２：アウタレンズ
１０３：ランプ
１０３１：光軸調整機構
１０３２：支持筐体
１０３３：スリーブ
１０３４：フランジ
１０３５：拡散部材
１０３６：波長変換部
１０３７：レンズ
１０３８：エクステンション
２００Ａ、２００Ａ’、２００Ｂ、２００Ｃ：光源モジュール
２００Ｂ−１、２００Ｃ−１：放熱器
２０１：筐体
２０２−１、２０２−２、２０２−３：レーザダイオード素子
２０３：エバポレータ
２０３ａ：ウィグ
２０４−１、２０４−２、２０４−３：温度センサ
２０５−１、２０５−２、２０５−３：ソケット
２０６−１、２０６−２、２０６−３：フランジ
２０７：ボルト
２０８−１、２０８−２、２０８−３：集光レンズ
２０９−１、２０９−２、２０９−３：ファイバコネクタ
２１０：エクスパンションバルブ
２１１−１、２１１−２：蓄熱部材
２２１−１、２２１−２、２２１：ヒートパイプ
２２１−１ａ、２２１−２ａ、２２１ａ：入熱部
２２１−１ｂ、２２１−２ｂ、２２１ｂ：放熱部
２２２：冷却フィン
３００−１、３００−２、３００−３：光ファイバ
４００：光源制御ユニット
４０１：光源スイッチ
５００：エアコン（Ａ／Ｃ）制御ユニット
６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ：エアコンシステム
６０１：アキュムレータ
６０２：コンプレッサ
６０３：コンデンサ
６０４：レシーバ
６０５：エクスパンションバルブ
６０６：エバポレータ
６０６ａ：後方温度センサ
６０７：ヒータコア
Ｕ：空調室内ユニット
ＲＥＱ：エアコン駆動要求信号

Claims

車両に搭載された車室内の温度制御を行うエアコンディショニングシステムと、
灯体モジュールと半導体発光素子を含む光源モジュールとが離隔して光ファイバによって接続された灯具と
を具備し、
前記半導体発光素子は、前記エアコンディショニングシステムに冷却されるように熱的に接続されている車両用灯具。
前記光源モジュールは、
前記光ファイバに接続された前記半導体発光素子を搭載する筐体を具備する請求項１に記載の車両用灯具。
前記光源モジュールは、さらに、
前記エアコンディショニングシステムに連結されたエクスパンションバルブと、
前記エクスパンションバルブの下流に設けられ前記筐体内を通過するエバポレータと
を具備する請求項２に記載の車両用灯具。
前記光源モジュールは、さらに、
前記筐体内に入熱部を有するヒートパイプと、
前記ヒートパイプの放熱部に結合された冷却フィンと
を具備し、
前記ヒートパイプの放熱部及び前記冷却フィンは放熱器として前記エアコンディショニングシステムの空調用エバポレータと空調用ヒータコアとの間に配置された請求項２または３に記載の車両用灯具。
前記光源モジュールは、さらに、前記筐体内に設けられた蓄熱部材を具備する請求項２に記載の車両用灯具。
前記光源モジュールは、さらに、前記筐体内の前記半導体発光素子近傍に設けられ前記筐体の筐体温度を検出する温度センサを具備し、
前記車両用灯具は、前記筐体温度が所定値以上か否かを判別し、前記筐体温度が所定値以上のときに前記エアコンディショニングシステムが非駆動中であれば、前記エアコンディショニングシステムを強制的に駆動する制御ユニットを具備する請求項２に記載の車両用灯具。