JP5031044B2 - 車載用ヘッドランプ - Google Patents

車載用ヘッドランプ Download PDF

Info

Publication number
JP5031044B2
JP5031044B2 JP2009549903A JP2009549903A JP5031044B2 JP 5031044 B2 JP5031044 B2 JP 5031044B2 JP 2009549903 A JP2009549903 A JP 2009549903A JP 2009549903 A JP2009549903 A JP 2009549903A JP 5031044 B2 JP5031044 B2 JP 5031044B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
light source
heat pipe
vehicle headlamp
source unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009549903A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009090700A1 (ja
Inventor
孝 大澤
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2008008202 priority Critical
Priority to JP2008008202 priority
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2008/003313 priority patent/WO2009090700A1/ja
Priority to JP2009549903A priority patent/JP5031044B2/ja
Publication of JPWO2009090700A1 publication Critical patent/JPWO2009090700A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5031044B2 publication Critical patent/JP5031044B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40Cooling of lighting devices
    • F21S45/47Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/60Heating of lighting devices, e.g. for demisting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/51Cooling arrangements using condensation or evaporation of a fluid, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141Light emitting diodes [LED]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/30Ventilation or drainage of lighting devices
    • F21S45/33Ventilation or drainage of lighting devices specially adapted for headlamps

Description

この発明は、車両の前照灯として使用される車載用ヘッドランプに関し、特に光源で発生される熱を処理する技術に関する。

車載用ヘッドランプに用いられる光源としては、従来の白熱電球から放電灯(HIDランプ)に変わり、さらに近年は、発光ダイオード(LED)が用いられるようになってきている。しかしながら、いずれの光源も、その多寡はあるものの、発熱するので、冷却する必要がある。一方、車載用ヘッドランプに対しては、特に寒冷地などでは降雪時に前面レンズに雪が付着することが多いので、前面レンズを加温して融雪する必要がある。

車載用ヘッドランプを冷却する技術の1つとして、放熱部を光源の前方に伸ばして放熱する技術が知られている。例えば、特許文献1は、各部品間の光学的位置関係を精度良く設定することができるとともに、部品点数の削減をも図ることができ、かつ優れた放熱効果を得ることができるプロジェクタ型車両用前照灯ユニットを開示している。このプロジェクタ型車両用前照灯ユニットは、LEDを固定して放熱する部材と、凸レンズを固定する部材とを一体化した構造を有する。この構成によれば、凸レンズと光源および放熱部材が一体化されているために、ヘッドランプの光軸調整は容易になり、凸レンズ部まで伸びたヒートシンク(放熱部材)によって、凸レンズ近傍にまで熱は伝わり放熱される。

また、車載用ヘッドランプを冷却する他の技術として、光源(LED)で発生された熱をヒートパイプによって放熱する技術が知られている。例えば、特許文献2は、LEDの熱対策と、配置位置の自由度の向上とを両立させる車両用灯具を開示している。この特許文献2に開示された車両用灯具は、一般的なヒートパイプを、伝熱メカニズムに則って有効な性能が得られるように、LEDが接続された吸熱部を下に、放熱部を上に配置した構造を有する。

また、特許文献3は、特許文献2に開示された技術を改良し、棒状のヒートパイプをループ状にした車両用灯具を開示している。この特許文献3に開示された車両用灯具においては、ヘッドランプを搭載する車両が傾いてもヒートパイプの中の液体および蒸気の流れが滞らないように配慮されている。

また、特許文献4は、半導体発光素子を光源とする複数の灯具ユニットにより複数種類の配光パターンを形成するように構成された車両用前照灯において、半導体発光素子の温度上昇を抑制する技術を開示している。この特許文献4に開示された技術では、LEDで発生された熱は、LEDより下方向の前面レンズにヒートパイプによって伝達される。

さらに、特許文献5は、より確実にLEDの温度を低下させることのできる車両用灯具を開示している。この車両用灯具において、LEDで発生された熱は、LEDより上方向のヘッドランプのケース上部と下方向の前面レンズにヒートパイプによって伝達される。

また、車載用ヘッドランプの前面レンズを加温する技術の1つとして、特許文献6は、前面レンズの曇りや、氷雪の付着を速やかに除去できる車両用灯具を開示している。この車両用灯具は、半導体発光素子を光源とし、半導体発光素子が配置されたヒートシンクの近傍に熱伝導板の一方を接続し、この熱伝導板の他方が前面レンズの配光形成に関与しない部分に接触している。これにより、半導体発光素子が点灯時に生じる発熱を利用して防曇、氷雪の付着を防止することができ、メンテナンスの簡素化が実現される。

特開2006−114275号公報 特開2004−127782号公報 特開2006−164967号公報 特開2004−311224号公報 特開2006−286395号公報 特開2007−273369号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、下記のような問題がある。すなわち、特許文献1に開示された技術では、凸レンズ部まで伸びたヒートシンク(放熱部材)によって、凸レンズ近傍にまで熱は伝わるが、その伝熱性能は金属の伝熱性に頼るところが多く、充分な伝熱量を確保するためには、大きな部材を用意する必要があり、コスト高になることは避けられず、また、大きな部材はスペース的にも好ましくない。また、凸レンズから前方の放熱に関しては考慮されていない。

また、特許文献2に開示された技術では、LEDとケースが剛体のヒートパイプによって接続されるため、光軸の調整はできない。また、特許文献3に開示された技術では、ヒートパイプがLED(受熱部)に対して可動自在に固定されているため、固定部での伝熱性は劣るが、光軸の調整は可能である。しかしながら、上述した特許文献2および特許文献3に開示された技術では、LEDで発生された熱はヘッドランプのケースの外に排出されるので、ヘッドランプの前面レンズを加温することはできない。なお、特許文献3に開示された技術において、ループ状ヒートパイプは、内部の液体および蒸気がループのどちらから還流しても伝熱性能を得られるように構成されており、内部の液体および蒸気の循環によって特定な部位に一方向に伝熱することはできない。

また、特許文献4に開示された技術では、ヒートパイプとLEDの伝熱部材は固定されており、ヒートパイプヘの伝熱特性は良好であるが、配策構成が複雑である。また、特許文献5に開示された技術では、ヒートパイプがLEDの伝熱部材に接触しているものの固定されておらず、ヒートパイプヘの伝熱特性の劣化は否めない。上述した特許文献4および特許文献5に開示された技術は、いずれもヒートパイプによって、吸熱部より下方向に放熱を行う構成であり、ヒートパイプの伝熱メカニズムを有効に使用していない。したがって、充分な伝熱特性が発揮されず、LEDの吸熱もままならず、前面レンズの加温も不十分にならざるを得ない。

さらに、特許文献6に開示された技術においては、半導体発光素子が配置されたヒートシンクの近傍と、前面レンズの配光形成に関与しない部分とを接続する熱伝導板は、銅またはアルミニウムなどの金属板で形成されているので、上述した特許文献1と同様に、伝熱性能は金属の伝熱性に頼るところが多く、充分な伝熱量を確保するためには、大きな部材を用意する必要があり、コスト高になることは避けられず、また、大きな部材はスペース的にも好ましくないという問題がある。

この発明は、上述した諸問題を解消するためになされたものであり、その課題は、光源を冷却できるとともに、前面レンズを効率よく加温できる車載用ヘッドランプを提供することにある。

この発明に係る車載用ヘッドランプは、上記課題を解決するために、熱を伴って光を発生する光源部と、光源部に熱的に接続されて該光源部で発生された熱を吸収して伝達するヒートパイプと、光源部より前面側であって光源部で発生された光の光軸の下部中央から左右方向にずらした位置に設けられ、ヒートパイプに熱的に接続されて該ヒートパイプにより伝達されてくる熱を放出して対流を起こさせる放熱部材と、光源部、ヒートパイプおよび放熱部材を収容し、放熱部材の上側に光源部からの光を通過させる前面レンズの一部が形成されたヘッドランプケースを備えている。

この発明に係る車載用ヘッドランプによれば、光源部で発生された熱を、ヒートパイプで放熱部材に導いて放出することにより対流を起こさせるように構成したので、光源部を冷却できる。また、対流によって前面レンズを効率よく加温できるので、例えば前面レンズに付着した雪を溶かすことができる。

この発明の実施の形態1に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図である。 この発明の実施の形態1に係る車載用ヘッドランプで使用される棒状ヒートパイプの断面を示す図である。 この発明の実施の形態2に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図である。 この発明の実施の形態2に係る車載用ヘッドランプで使用される環状のヒートパイプの垂直部分に形成される吸熱部の断面を部分的に示す図である。 この発明の実施の形態3に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図である。 この発明の実施の形態4に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る車載用ヘッドランプは、棒状に形成された棒状ヒートパイプを用いて熱を伝達するようにしたものである。

図1は、この発明の実施の形態1に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図であり、図1(a)は、右側の車載用ヘッドランプの上面図、図1(b)は、その側面図である。

この車載用ヘッドランプは、光源部1、凸レンズ2、ヒートパイプ3、放熱部材4、制御回路5、および、これらを収納するヘッドランプケース6から構成されている。ヘッドランプケース6の前面側の一部、具体的には、放熱部材4の上側であって光源部1で発生された光の光軸の周りの所定範囲の部分には、図1(b)に示すように、前面レンズ7が形成されている。

光源部1は、例えばLEDといった半導体発光素子から構成されており、制御回路5からの制御信号にしたがって面状の光を発生する。この光源部1で発生された光は、凸レンズ2に向けて放射される。

なお、面光源としては、一般に、以下の光源を使用することができる。
(1)ハロゲンランプ等の白熱ランプ
(2)HIDランプ等の放電ランプ
(3)LED等の半導体光源

凸レンズ2は、光源部1で発生された光を収束し、前面レンズ7を介して、車両の前方の路面に投影する。これにより、前方路面上に面光源の実像が形成され、プロジェクタタイプの車載用ヘッドランプとして機能する。この凸レンズ2は、光源部1と前面レンズ7の間に、前面レンズ7に対して空間を設けて剥き出しに配置されている。

ヒートパイプ3は、光源部1および放熱部材4の各々に接触することにより、これらに熱的に接続されている。このヒートパイプ3は、光源部1で発生された熱を吸収して放熱部材4に伝達する。このヒートパイプ3の詳細は後述する。

放熱部材(ヒートシンク)4は、光源部1より前面側であって、光源部1で発生された光の光軸から外れた位置、具体的には、前面レンズ7の中央より下側に一部を配した構成であって、車載用ヘッドランプの中央から左右方向にずらした位置に設けられている。この放熱部材4は、光源部1からヒートパイプ3によって伝達されてくる熱を、ヘッドランプケース6の内部の気体(以下、「内部気体」という)に伝達することにより、放出する。したがって、光源部1で発生された熱は、ヒートパイプ3および放熱部材4によって前面レンズ7の下部へ伝達される。

この放熱部材4に伝達された熱によって、ヘッドランプケース6の内部の前面側で上昇気流が発生し、この上昇気流が前面レンズ7に当たることにより冷却されて下降気流を発生するといった対流が発生する。この対流する気体によって車載用ヘッドランプの前面側が加温されることにより前面レンズ7が暖められ、前面レンズ7に付着した雪を溶かすことができる。なお、放熱部材4は、車載用ヘッドランプの中央から左右方向にずらした位置に設けられているので、内部気体が加温される部位が車載用ヘッドランプの中央から左右に偏った位置となり、内部気体の対流を効果的に発生させることができる。

すなわち、前面レンズ7の近傍においては、車載用ヘッドランプの奥に納められた光源部1の近傍より広い空間が存在するため、内部の気体の温度差によって対流が発生し易い。また、前面レンズ7の近傍の気体を左右片側に偏って加温すれば、車載用ヘッドランプ内部の前面レンズ7に近い空間において高温部と低温部の温度差が拡大し、効果的な対流が生じ、内部気体が循環する。加温された気体の循環によって前面レンズ7が広範囲にわたって加温されるため、前面レンズ7ヘの雪の付着を防ぐ効果が高まる。同時に、気体の循環によってヒートパイプ3の放熱効果が高まり、吸熱部の吸熱効果が向上するので、光源部1の温度を低く保つことができる。

この放熱部材4は、鉛直方向に延びるフィン4aを備えている。このフィン4aを備えることにより内部気体との接触面積が増加し、内部気体への放熱を、より効果的に行うことができる。なお、放熱部材4にフィン4aを備えることにより、内部気体の流通抵抗が増加するため、放熱部材4のフィン4aは、上昇気流の流れを阻害して流通抵抗が大きく増加しないように、内部気体が対流する方向(例えば鉛直方向)に延伸する溝または壁を有する形状とするのが好ましい。

制御回路5は、光源部1に適切な励起エネルギを供給して点灯させるための制御を行う。この制御回路5は、ヘッドランプケース6と一体に構成されている。これにより、車両側の配線の引き回しが不要となり、車両側のスペース効率を向上させることができるとともに、部品を削減できる。なお、この制御回路5には、光源部1の過熱時に供給電力を低減する制御、車両が停車中は供給電力を低減する制御などを行う機能を追加するように構成できる。

次に、ヒートパイプ3の詳細を説明する。この実施の形態1に係る車載用ヘッドランプで使用されるヒートパイプ3は、「棒状ヒートパイプ」と呼ばれ、概ね水平または吸熱部(光源部1の最大発熱部に接触する部分)に対して放熱部(放熱部材4に接触する部分)が高い位置になるように配策される。

ヒートパイプ3としては、径が5〜10mm程度の銅製などの管(パイプ)が使用される。図2は、棒状ヒートパイプの断面を示す図である。管内には毛細管(メッシュ)3aが敷設され、水(液体)等の冷却液(以下水と表記する)3bが封入されている。また、ヒートパイプ3が対応可能な温度で、内封された水3bが蒸発(沸騰)するように、管内部の圧力が減圧、例えば略真空にされて封止されている。

なお、ヒートパイプ3には、異常時を含めた最高温度において発生する内部圧力に対して破壊しない強度が要求されるが、ヒートパイプ3の温度を検出することによって、光源部1に投入される電力を制御して発熱を減じ、ヒートパイプ3が対応可能な最高温度を低下させるように構成できる。

次に、棒状のヒートパイプ3による伝熱動作を説明する。ヒートパイプ3の内部では、吸熱部に加えられた熱(光源部1で発生された熱)によって加熱された水が蒸発する。この蒸発によって圧力が上昇した蒸気が、ヒートパイプ3の前面レンズ7側の圧力の低い、すなわち温度の低い放熱部に向かって流れ、放熱部において熱を放出し、冷却されて液化する。液化した水は、重力によって流下して、または、毛細管内を表面張力によって伝わって吸熱部に戻る。以下、水3bは、蒸発と液化を繰り返して自然循環する。

なお、上述した特許文献4および特許文献5に開示された技術のように、吸熱部を上部に、放熱部を下部に配置した場合、管内部の液体は殆ど下部に留まり、管内壁の毛細管を伝わって吸熱部まで上昇した液体が蒸発し、蒸気が下降して下部の液面近傍で液化する。したがって、蒸発と液化のサイクルは、液面と吸熱部の間の極狭い範囲でしか行われない。一般的な液体の熱伝導性は金属部材より低いため、下部に留まった液体の液面を蒸気によって加温しても、液体の下方に伝わる熱量は少ない。また、液体の液面(上層部)の温度が上昇しても温度の上昇によって軽くなった、つまり密度の低下した液体は上層部に留まり、液体中に対流は発生しないので液体の移動による熱の運搬も行われない。したがって、管の上部で吸熱し、下部で放熱する構成においては、蒸発と液化のサイクルによる伝熱はなく、伝熱特性は管を構成する金属部材の伝熱性能と殆ど同程度となり、ヒートパイプとしての効果は発揮されない。

以上説明したように、この発明の実施の形態1に係る車載用ヘッドランプによれば、光源部1で発生される熱をヒートパイプ3で吸熱することによって光源部1を冷却する(熱を取り除く)ことができるとともに、吸熱した熱をヒートパイプ3で放熱部材4に運んで加温することにより、車載用ヘッドランプの内部気体に対流を発生させ、対流する気体によって車載用ヘッドランプの前面側を加温することにより、前面レンズ7に付着した雪を溶かすことができる。

また、放熱部材4を、光源部1で発生された光の光軸から外れた位置、具体的には、前面レンズ7の中央より下部に一部を配した構成であって、車載用ヘッドランプの中央から左右方向にずらした位置に設けることにより、内部気体の加温される部位が車載用ヘッドランプの中央から左右に偏った位置となるので、内部気体の対流を効果的に発生させることができる。

また、凸レンズ2は、光源部1と前面レンズ7の間に、前面レンズ7に対して空間を設けて剥き出しに配置されるため、凸レンズ2の近傍の内部気体を加温すれば、前面レンズ7との間の空間に効果的な対流を発生することができる。また、光源部1と凸レンズ2までの比較的短い距離で放熱構成を完結させることができ、光源部1、凸レンズ2およびヒートパイプ3を含む放熱系を備えた発光ユニットを小形にまとめることができ、車載用ヘッドランプの照射方向を調整する際にも小形の発光ユニットは扱い易いという利点がある。なお、凸レンズ2の部分は車外から見える部分であり車載用ヘッドランプとしてはデザイン的な要所であるため、放熱部材4として無骨なフィン4aは設けにくいが、例えば凸レンズ2を囲む鏡面光沢のリング状の放熱部材4を採用すれば、車載用ヘッドランプのデザインが損なわれるのを防止できる。

また、ヒートパイプ3として、シンプルな棒状のヒートパイプを用いたので、汎用的かつ安価なヒートパイプを使用することができる。

さらに、蛍光体を使用して可視光を発生する白色光LEDのような半導体発光素子を用いた光源で発生される光に含まれる赤外線成分は少ないので、タングステンフィラメントを使用する白熱電球またはハロゲン電球のように照射光によって車載用ヘッドランプの前面レンズ7を加温できない。したがって、上述した実施の形態1に係る車載用ヘッドランプのように、光源部1が発生する熱を使用して前面レンズ7を加温する構成は、他の光源を使用した車載用ヘッドランプよりも、より効果的である。

なお、上述した実施の形態1に係る車載用ヘッドランプの光源部1の冷却と前面レンズ7の加温を行う構成は、光源部1として面光源を使用した車載用ヘッドランプ以外にも応用が可能であり、点光源のLED、ハロゲン電球または放電灯などを用いた車載用ヘッドランプであっても、上記と同様に、光源部1の冷却と、前面レンズ7の加温を行うことができる。

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る車載用ヘッドランプは、環状に形成された環状ヒートパイプを用いて熱を伝達するようにしたものである。

図3は、この発明の実施の形態2に係る車載用ヘッドランプの構造を示す図であり、図3(a)は、右側の車載用ヘッドランプの上面図、図3(b)は、その側面図である。この実施の形態2に係る車載用ヘッドランプは、ヒートパイプ3の構造、敷設および機能を除き、上述した実施の形態1に係る車載用ヘッドランプと同じである。以下では、実施の形態1に係る車載用ヘッドランプと同一または相当する構成要素には、実施の形態1で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略し、ヒートパイプ3を中心に説明する。

この実施の形態2に係る車載用ヘッドランプで使用されるヒートパイプ3は、「環状ヒートパイプ」と呼ばれる。ヒートパイプ3の吸熱部は、光源部1の最大発熱部に接触して熱的に接続されており、この吸熱部が上下方向に高低差を有するように配管されている。また、ヒートパイプ3は、吸熱部の上部から車載用ヘッドランプの前方に向かって下降し、車載用ヘッドランプの前方に形成された放熱部で放熱部材4に接触して熱的に接続され、さらに、車載用ヘッドランプの前方から凸レンズ2および光源部1の下側を回って吸熱部に繋がる環状に配管されている。

ヒートパイプ3としては、実施の形態1に係る車載用ヘッドランプと同様に、径が5〜10mm程度の銅製などの管(パイプ)が使用される。図4は、環状のヒートパイプ3の垂直部分に形成される吸熱部の断面を部分的に示す図である。管内には毛細管(メッシュ)3aが敷設され、管の最頂部において車載用ヘッドランプの前方側の管内の水面(液面)と後方側の管内の水面(液面)とが分断される程度の水(液体)3bが注入されている。また、ヒートパイプ3が対応可能な温度で、内封された水3bが蒸発(沸騰)するように、管内部の圧力が減圧、例えば略真空にされて封止されている。

なお、ヒートパイプ3には、異常時を含めた最高温度において発生する内部圧力に対して破壊しない強度が要求されるが、ヒートパイプ3の温度を検出することによって、光源部1に投入される電力を制御して発熱を減じ、ヒートパイプ3が対応可能な最高温度を低下させるように構成できる。

次に、環状のヒートパイプ3による伝熱動作を説明する。ヒートパイプ3の内部では、吸熱部に加えられた熱(光源部1で発生された熱)によって加熱された水が蒸発する。この蒸発によって圧力が上昇した蒸気が、管の上方から前面レンズ7側の圧力の低い、すなわち温度の低い放熱部に向かって下降しながら流れ、放熱部の上部に熱を放熱し、冷却されて液化する(高温の温水になる)。

そして、この液化された高温の温水は、放熱部の下部に流され、放熱部の下部においても放熱し、冷却された温水(低温の温水)となる。この低温の温水は車載用ヘッドランプの前方から凸レンズ2および光源部1の下部を回って吸熱部に戻る。以下、水3bは、蒸発と液化を繰り返して自然循環する。

以上説明したように、この発明の実施の形態2に係る車載用ヘッドランプによれば、次の効果を奏する。すなわち、上述した実施の形態1に係る車載用ヘッドランプのように、棒状ヒートパイプを使用した場合は、管の内部の水を循環させるために、放熱部は、吸熱部に表面張力によって液体を吸い上げることが可能な位置より低くすることができず、毛細管を使用しない構成のヒートパイプであれば、吸熱部に対して放熱部は水平または高い位置に配置しなければならない。

つまり、棒状ヒートパイプは熱を吸熱部より上側への運搬しかできないため、発熱する光源部1が上下方向の略中央にある車載用ヘッドランプにおいては、中央から下の部分を加温することは不得手である。したがって、棒状のヒートパイプによって車載用ヘッドランプの前方の中層部に熱を導いても、発生する中層から上層に流れる上昇気流の流路は短く、煙突効果が低く、充分な対流を発生させることができない。

これに対し、実施の形態2に係る車載用ヘッドランプで採用されている環状のヒートパイプ3であれば、液体が流れることによって、吸熱部より下方にも熱を伝えることが可能であり、上下方向の限られた車載用ヘッドランプの狭い空間の下層から上層に流れる上昇気流を起こすことができ、長い流路で煙突効果が高まり、効果的な対流を発生させることができる。

また、一般的な棒状のヒートパイプは、内部に特殊な毛細管構造を有し、構造が複雑であり、必然的に高価にならざるを得ない。これに対し、環状のヒートパイプ3であれば、内部の毛細管の敷設を局部のみ、または全く排除しても充分な熱の運搬効果が得られ、特に毛細管を全く使用しない構成であれば、主要な材料はパイプ材と水だけであり、安価な放熱機構を実現できる。

また、環状のヒートパイプ3の内部の冷却液は、蒸発と液化のサイクルによって自然循環されるので、強制的に冷却液を循環させる必要は無く、低コストで、高効率な熱の伝達が実現できる。

なお、環状のヒートパイプ3として使用される管の内壁は、毛細管3aを除去した平坦な面とすることができる。すなわち、冷却液を自然循環させることによって、冷却液の供給に毛細管の浸透作用を使用しなくても吸熱部に冷却液を供給することができるので、ヒートパイプ3の内壁に毛細管構造を施す必要がない。その結果、平坦な内壁面を有する安価な汎用の管材(パイプ)を用いることができるので、ヒートパイプ3のコストを低減することができる。

実施の形態3.
この発明の実施の形態3に係る車載用ヘッドランプは、実施の形態1に係る車載用ヘッドランプにおいて、凸レンズ2の代わりに、凹面鏡8を用いたものである。

図5は、この発明の実施の形態3に係る棒状のヒートパイプを用いた車載用ヘッドランプの構造を示す図であり、図5(a)は、右側の車載用ヘッドランプの上面図、図5(b)は、その側面図である。この車載用ヘッドランプは、光源部1、凹面鏡8、ヒートパイプ3、放熱部材4、制御回路5、および、これらを収納するヘッドランプケース6から構成されている。ヘッドランプケース6の前面側の一部、具体的には、放熱部材4の上側であって光源部1で発生されて凹面鏡8で反射された光の光軸の周りの所定範囲の部分には、図5(b)に示すように、前面レンズ7が形成されている。以下では、実施の形態1と相違する部分を中心に説明する。

光源部1は、凹面鏡8の前方であって、前面レンズ7の下方側に配置されている。凹面鏡8は、光源部1の発光面からの光を反射させ、前面レンズ7を介して車両の前方路面に投影する。これにより、前方路面上に面光源の実像が形成され、反射鏡(パラボラ)タイプの車載用ヘッドランプとして機能する。

ヒートパイプ3は、光源部1および放熱部材4の各々に接触することにより、これらに熱的に接続されている。このヒートパイプ3は、光源部1で発生された熱を吸収して放熱部材4に伝達する。放熱部材4は、光源部1からヒートパイプ3を介して伝達されてきた熱を内部気体に伝達する。

以上のように構成される、この発明の実施の形態3に係る車載用ヘッドランプによれば、実施の形態1に係る車載用ヘッドランプと同様の作用および効果を奏する他に、ヒートパイプ3を、実施の形態1に係る車載用ヘッドランプに比べて、光源部1から出力される光の光路を遮らない低い位置に配置できるので、部品レイアウトの自由度が増し、車載用ヘッドランプのデザインが損なわれるのを防止できる。

なお、光源部1に固定されたヒートパイプ3には柔軟性がなく、車載用ヘッドランプの照射方向を調整するために光源部1の位置を変える場合、光源部1の移動と同時に、光源部1に接続されたヒートパイプ3の位置も変えなければならない。そこで、ヒートパイプ3の放熱部を、光源部1と一体に移動する凹面鏡8の一部として構成すれば、柔軟性のない放熱部を含むヒートパイプ3が光源部1および凹面鏡8と一体になって動くため、ヒートパイプ3の非柔軟性は問題にならず、車載用ヘッドランプの発光ユニットとして扱い易い構成を実現できる。

なお、凹面鏡8の部分は車外から見える部分であり車載用ヘッドランプとしてはデザイン的な要所であるため、放熱部材4として無骨なフィン4aは設けにくいが、例えば凹面鏡8の一部となる鏡面光沢を持つ放熱部材4を用いれば、車載用ヘッドランプのデザインが損なわれるのを防止できる。なお、ここでいう凹面鏡8とは、車載用ヘッドランプの配光を左右する実質的な反射鏡以外の、反射鏡を模した装飾的な部材を含む。

実施の形態4.
この発明の実施の形態4に係る車載用ヘッドランプは、実施の形態2に係る車載用ヘッドランプにおいて、凸レンズ2の代わりに、凹面鏡8を用いたものである。

図6は、この発明の実施の形態4に係る環状のヒートパイプを用いた車載用ヘッドランプの構造を示す図であり、図6(a)は、右側の車載用ヘッドランプの上面図、図6(b)は、その側面図である。この車載用ヘッドランプは、光源部1、凹面鏡8、ヒートパイプ3、放熱部材4、制御回路5、および、これらを収納するヘッドランプケース6から構成されている。ヘッドランプケース6の前面側の一部、具体的には、放熱部材4の上側であって光源部1で発生されて凹面鏡8で反射された光の光軸の周りの所定範囲の部分には、図6(b)に示すように、前面レンズ7が形成されている。以下では、実施の形態2と相違する部分を中心に説明する。

光源部1は、凹面鏡8の前方であって、前面レンズ7の下方側に配置されている。凹面鏡8は、光源部1の発光面からの光を反射させ、前面レンズ7を介して車両の前方路面に投影する。これにより、前方路面上に面光源の実像が形成され、反射鏡(パラボラ)タイプの車載用ヘッドランプとして機能する。

ヒートパイプ3は、光源部1および放熱部材4の各々に接触することにより、これらに熱的に接続されている。このヒートパイプ3は、光源部1で発生された熱を吸収して放熱部材4に伝達する。放熱部材4は、光源部1からヒートパイプ3を介して伝達されてきた熱を内部気体に伝達する。

以上のように構成される、この発明の実施の形態4に係る車載用ヘッドランプによれば、実施の形態2に係る車載用ヘッドランプと同様の作用および効果を奏する他に、ヒートパイプ3を、実施の形態2に係る車載用ヘッドランプに比べて、光源部1から出力される光の光路を遮らない低い位置に配置できるので、部品レイアウトの自由度が増し、車載用ヘッドランプのデザインが損なわれるのを防止できる。

以上のように、この発明に係る車載用ヘッドランプは、光源部で発生された熱を、ヒートパイプで放熱部材に導いて放出することにより対流を起こさせるように構成したので、光源部を冷却できる。また、対流によって前面レンズを効率よく加温できるので、例えば前面レンズに付着した雪を溶かすことができ、寒冷地に使用される車載用ヘッドランプなどに用いるのに適している。

Claims (7)

  1. 熱を伴って光を発生する光源部と、
    前記光源部に熱的に接続されて該光源部で発生された熱を吸収して伝達するヒートパイプと、
    前記光源部より前面側であって前記光源部で発生された光の光軸の下部中央から左右方向にずらした位置に設けられ、前記ヒートパイプに熱的に接続されて該ヒートパイプにより伝達されてくる熱を放出して対流を起こさせる放熱部材と、
    前記光源部、ヒートパイプおよび放熱部材を収容し、前記放熱部材の上側に前記光源部からの光を通過させる前面レンズの一部が形成されたヘッドランプケース
    とを備えた車載用ヘッドランプ。
  2. 放熱部材は、鉛直方向に延びるフィンを有する
    ことを特徴とする請求項1記載の車載用ヘッドランプ。
  3. ヒートパイプは、棒状に形成された棒状ヒートパイプである
    ことを特徴とする請求項1記載の車載用ヘッドランプ。
  4. ヒートパイプは、一部を光源部より下方に引き回して環状に形成された環状ヒートパイプである
    ことを特徴とする請求項1記載の車載用ヘッドランプ。
  5. 環状ヒートパイプの内部の冷却液は、蒸発と液化を繰り返して自然循環する
    ことを特徴とする請求項4記載の車載用ヘッドランプ。
  6. 環状ヒートパイプの内壁は、平坦な面である
    ことを特徴とする請求項4記載の車載用ヘッドランプ。
  7. 光源部は、半導体発光素子から成る
    ことを特徴とする請求項1記載の車載用ヘッドランプ。
JP2009549903A 2008-01-17 2008-11-13 車載用ヘッドランプ Active JP5031044B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008008202 2008-01-17
JP2008008202 2008-01-17
PCT/JP2008/003313 WO2009090700A1 (ja) 2008-01-17 2008-11-13 車載用ヘッドランプ
JP2009549903A JP5031044B2 (ja) 2008-01-17 2008-11-13 車載用ヘッドランプ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009549903A JP5031044B2 (ja) 2008-01-17 2008-11-13 車載用ヘッドランプ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009090700A1 JPWO2009090700A1 (ja) 2011-05-26
JP5031044B2 true JP5031044B2 (ja) 2012-09-19

Family

ID=40885111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009549903A Active JP5031044B2 (ja) 2008-01-17 2008-11-13 車載用ヘッドランプ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8419250B2 (ja)
JP (1) JP5031044B2 (ja)
CN (1) CN101861494B (ja)
DE (1) DE112008003616T5 (ja)
WO (1) WO2009090700A1 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011113639A (ja) * 2009-11-24 2011-06-09 Stanley Electric Co Ltd 沸騰冷却式led照明装置
US8746975B2 (en) 2011-02-17 2014-06-10 Media Lario S.R.L. Thermal management systems, assemblies and methods for grazing incidence collectors for EUV lithography
US8731139B2 (en) 2011-05-04 2014-05-20 Media Lario S.R.L. Evaporative thermal management of grazing incidence collectors for EUV lithography
JP5888077B2 (ja) * 2012-04-06 2016-03-16 三菱自動車工業株式会社 車両用のヘッドランプ
US20140071707A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-13 Charles Kent Booker Temperature controlled vehicle led lamp
SE536661C2 (sv) 2012-09-24 2014-05-06 Scania Cv Ab Belysningsanordning
KR102072429B1 (ko) * 2013-02-04 2020-02-03 엘지이노텍 주식회사 차량용 조명장치, 방열장치 및 조명장치
KR20150063756A (ko) 2013-12-02 2015-06-10 엘지이노텍 주식회사 방열 장치 및 차량용 조명장치
US20150167919A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-18 Ford Global Technologies, Llc Vehicle Lamp Assembly
JP5602970B1 (ja) * 2014-03-26 2014-10-08 株式会社フジクラ 車両用ヘッドライトのデフロスト構造
WO2016020218A1 (en) * 2014-08-08 2016-02-11 Koninklijke Philips N.V. Led device with flexible thermal interface
JP5970572B1 (ja) * 2015-02-13 2016-08-17 株式会社フジクラ 車両用ヘッドランプ
CN107531132B (zh) 2015-04-24 2020-04-14 株式会社电装 车辆用防雾装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311224A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Koito Mfg Co Ltd 車両用前照灯
JP2006164967A (ja) * 2004-11-12 2006-06-22 Showa Denko Kk 車両用灯具及び灯火装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3964149B2 (ja) * 2001-04-10 2007-08-22 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
JP2004127782A (ja) 2002-10-04 2004-04-22 Ichikoh Ind Ltd 車両用灯具および灯火装置
DE102004046764A1 (de) 2004-09-24 2006-04-06 Daimlerchrysler Ag Fahrzeugscheinwerfer
JP4232725B2 (ja) 2004-10-13 2009-03-04 市光工業株式会社 プロジェクタ型車両用前照灯ユニット
JP2006127782A (ja) 2004-10-26 2006-05-18 Nippon Oil Corp 金属−金属酸化物複合電極、その製造方法及び光電変換素子
WO2006052022A1 (en) 2004-11-12 2006-05-18 Showa Denko K.K. Automotive lighting fixture and lighting device
JP4265560B2 (ja) 2005-03-31 2009-05-20 市光工業株式会社 車両用灯具
DE102006010977A1 (de) * 2006-02-01 2007-12-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Kfz-Scheinwerfer
JP4582803B2 (ja) 2006-03-31 2010-11-17 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
US8262263B2 (en) * 2007-11-16 2012-09-11 Khanh Dinh High reliability cooling system for LED lamps using dual mode heat transfer loops

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311224A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Koito Mfg Co Ltd 車両用前照灯
JP2006164967A (ja) * 2004-11-12 2006-06-22 Showa Denko Kk 車両用灯具及び灯火装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100296308A1 (en) 2010-11-25
CN101861494A (zh) 2010-10-13
WO2009090700A1 (ja) 2009-07-23
US8419250B2 (en) 2013-04-16
JPWO2009090700A1 (ja) 2011-05-26
DE112008003616T5 (de) 2011-06-09
CN101861494B (zh) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101695060B1 (ko) 광원 유닛 및 이것을 이용한 차량용 전조등
US9174689B2 (en) Vehicle headlight and projection lens
US7275848B2 (en) Headlamp assembly having cooling channel
DE102006034353B4 (de) Fahrzeugleuchte
KR100910054B1 (ko) Led방열 장치
DE102004029250B4 (de) Fahrzeugleuchte und Lichtquellenmodul
JP5287324B2 (ja) 車両用灯具
JP4589913B2 (ja) ハウジングとヒートシンクとを一体化したヘッドランプ組立体
Lai et al. Liquid cooling of bright LEDs for automotive applications
JP5597500B2 (ja) 発光モジュールおよび車両用灯具
CN103339439B (zh) 半导体发光模块和车灯
JP5238228B2 (ja) Led照明装置
EP2039992B1 (en) Vehicle lighting device
JP4373822B2 (ja) 光源モジュールおよび車両用灯具
JP5248183B2 (ja) 車両用灯具
DE602005000414T2 (de) Scheinwerfer
JP4251941B2 (ja) ヘッドランプ
JP5457061B2 (ja) 車両用前照灯
JP4512084B2 (ja) 冷却チャネルを有するヘッドランプ組立体
JP2005079098A (ja) 車両用ヘッドライト
EP1643188B1 (de) Leuchtdiodenanordnung mit einer Kühlvorrichtung und Kfz-Scheinwerfer
EP2733412A2 (en) Vehicular lamp
CN101389901B (zh) 汽车前照灯
US20130135886A1 (en) Head lamp for vehicle
US20130107564A1 (en) Vehicle lighting unit

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111108

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120529

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5031044

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250