JP2008047383A

JP2008047383A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2008047383A
Application number: JP2006220954A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kageyama; 智之影山
Original assignee: Ichikoh Industries Ltd
Current assignee: Ichikoh Industries Ltd
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】個々の半導体型光源の温度上昇を効率的に抑えることができる車両用灯具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ１を備えたヘッドランプ１００であって、ＬＥＤを取り付けるヒートシンク部２が、作動流体が封入されたヒートパイプ部２１と、ＬＥＤを当接させるとともにヒートパイプ部を収容する収容部２３と、その収容部に接続される放熱フィン部２２とを有している。
そして、ヒートパイプ部は、ＬＥＤを近接させる底辺部２１１とその底辺部に略直交する垂直部２１２とによって略Ｌ字形に形成され、垂直部に近接して放熱フィン部が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車に搭載するヘッドランプ、フォグランプ、テールランプ等の車両用灯具に関するものである。

近年、高輝度の白色発光ダイオードをヘッドランプに適用するための技術が開発されており、特許文献１などが公開されている。

一方、高輝度化した発光ダイオードは、発熱量が大きくなり、その発熱によって上昇した温度を適切に低下させないと、光源光束が減少したり、発光色が変化したりしてヘッドランプとして適切に機能しなくなるおそれがある。

そこで、特許文献１の車両用前照灯では、ロービーム用及びハイビーム用に上・中・下の３段に配置された灯具ユニットに、共通の金属製支持部材を放熱部材として取り付け、そこからの放熱によって発光ダイオードの温度を低下させている。
特開２００４−３１１２２４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の車両用前照灯は、複数の灯具ユニットに共通の放熱部材によって放熱をおこなうため、熱伝導作用によって隣接する灯具ユニットの熱が伝達され、発光ダイオードの配置位置によっては充分に冷却できないおそれがある。

また、塊状の放熱部材は、容積が大きいほど放熱性能が向上するが、所定の容積を超えると飽和状態になって容積あたりの放熱性能は低下してしまうので、大型の放熱部材を使用しても期待した放熱効果が得られない場合がある。

そこで、本発明は、個々の半導体型光源の温度上昇を効率的に抑えることができる車両用灯具を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の車両用灯具は、半導体型光源を備えた車両用灯具であって、前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、作動流体が封入されたヒートパイプ部と、前記半導体型光源を当接させるとともに前記ヒートパイプ部を収容する収容部と、該収容部に接続される放熱フィン部とを有することを特徴とする。

ここで、前記ヒートパイプ部は、前記半導体型光源に近接させる底辺部とその底辺部に略直交する垂直部とによって略Ｌ字形に形成され、該垂直部に近接して前記放熱フィン部が形成される構成であることが好ましい。

このように構成された本発明の車両用灯具は、光を出力する際に発熱する半導体型光源ごとにヒートシンク部が取り付けられており、そのヒートシンク部の収容部には作動流体が封入されたヒートパイプ部が収容されている。そして、この収容部には放熱フィン部が設けられている。

すなわち、半導体型光源で発生した熱は、収容部を介してヒートパイプ部に入熱され、熱源から遠ざかる方向に輸送されて収容部に接続された放熱フィン部から気中に放熱されるため、個々の半導体型光源の温度上昇を効率的に抑えることができる。

また、ヒートパイプ部を略Ｌ字形に形成し、底辺部で入熱された熱を垂直部で放熱させるようにすることで、熱輸送が促進されて放熱性能を向上させることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、本実施の形態による車両用灯具としてのヘッドランプ１００の概略構成を示した図であって、車両に向かって左側のヘッドランプ１００の正面図である。

まず、全体構成から説明すると、このような本実施の形態のヘッドランプ１００は、複数の光源ユニットから構成される上段ユニット１００ａと、中段ユニット１００ｂと、下段ユニット１００ｃと、これらの前面側を覆う透明な透光カバー６とから主に構成される。

この上段ユニット１００ａと中段ユニット１００ｂは、ロービーム用に配置されており、下段ユニット１００ｃはハイビーム用に配置されている。

また、中段ユニット１００ｂには、車幅方向の配光制御をおこなうスイブル機構５が設けられている。

そして、この中段ユニット１００ｂを構成する複数の光源ユニット１０，・・・の車両前後方向の断面（図２のＡ−Ａ線断面）を示したのが図１である。

この光源ユニット１０は、半導体型光源としてのＬＥＤ１と、そのＬＥＤ１を後方底面に収容するリフレクタ３と、そのリフレクタ３の前方開口部に配置される凸レンズ４と、ＬＥＤ１の放熱をおこなうヒートシンク部２とから主に構成される。

このＬＥＤ１は、発光チップを有する白色発光ダイオードであって、高輝度の光を出力するために通電電流が多くなるので熱が発生する。この発熱によってＬＥＤ１の温度が上昇すると、輝度が低下したり、発光色が変化したりするので、温度上昇を抑えるために後述するヒートシンク部２を個々に設けている。

また、このＬＥＤ１は熱伝導性を有する基板１１上に設置された状態で、リフレクタ３の下面開口部３ａに配置される。

すなわち、リフレクタ３には、回転楕円曲面又は回転楕円を基本にした自由曲面として形成される反射面の第１焦点の近傍に、発光部を対向させるようにしてＬＥＤ１を配置しており、下面開口部３ａに設置したＬＥＤ１から発生した光は、反射面で反射して車両前方側の凸レンズ４の背面に照射される。

そして、この凸レンズ４の背面から入射された光は、車両前方に向けて出射されて、透光カバー６を通った光が外部を照らす。

一方、ＬＥＤ１の基板１１には、ＬＥＤ１の温度上昇を抑えるために放熱用のヒートシンク部２が、図３に示すように１個のＬＥＤ１毎に個別に取り付けられている。

このヒートシンク部２は、管状のヒートパイプ部２１と、それを収容する箱状の収容部２３と、放熱フィン部２２とから主に構成されている。

このヒートパイプ部２１は、図１に示すように、底辺部２１１と、その底辺部２１１に略直交して上方に向けて延出される垂直部２１２とによって略Ｌ字形に形成されている。

このヒートパイプ部２１の内部は、減圧されるとともに作動流体が封入されており、この作動流体の膨張収縮時の熱移動則により熱輸送を効率的におこなう。

例えば、ヒートパイプ部２１の内周に沿って毛細管構造のウィックを配設しておくことで、ＬＥＤ１が近接する加熱面２１ｂからの入熱によって作動流体が蒸発し、潜熱を吸収した状態でＬＥＤ１から離れた非加熱面２１ａ方向に移動していく。

そして、低温部となる非加熱面２１ａでは管壁からの放熱がおこなわれ、ここで潜熱を放出することで凝縮して液体になった作動流体は、再び加熱面２１ｂ方向に向けて移動する。このようにヒートパイプ部２１を通して熱輸送が効率的におこなわれれば、発生した熱をＬＥＤ１から遠ざけることができる。

なお、ヒートパイプ部２１の構造としては、上述した以外の構造のものであってもよく、例えば重力を利用したサーモサイフォン式ヒートパイプであれば毛細管現象を利用しないので、ウィックを管内に配設する必要がない。

また、このヒートパイプ部２１内に封入する作動流体には、水、アセトン、アンモニア、メタノール、水銀、ナトリウム、フロンなどを使用することができる。

さらに、このヒートパイプ部２１は、熱輸送を効率的におこなうために、図３に示すように車幅方向に間隔を置いて複数配置する。

また、収容部２３は、ヒートパイプ部２１の底辺部２１１を内部に収容するとともにＬＥＤ１の基板１１を当接させて固定する取付部２３１と、ヒートパイプ部２１１の垂直部２１２を内部に収容する放熱部２３２とから主に構成されている。

この収容部２３には、複数のヒートパイプ部２１，・・・が収容されており、ヒートパイプ部２１，２１間には仕切り板（図示省略）が設置され、取付部２３１の下方開口部は蓋部２３３によって塞がれている。

また、放熱部２３２の内壁面は、ヒートパイプ部２１の垂直部２１２の車両前後方向側面に当接させて、熱伝導効率が良くなるようにしておく。

そして、この放熱部２３２の車両後方側の壁に、放熱フィン部２２を取り付ける。この放熱フィン部２２は、放熱性に優れた銅、銅合金などの表面に腐食防止処理を施したものが使用できる。

この放熱フィン部２２は、車幅方向に広がる放熱部２３２に直交して接続された車両後方に延設される複数の突出板２２１，・・・によって形成される。

このように放熱フィン部２２による放熱によってヒートパイプ部２１の非加熱面２１ａは他の部分より早く冷却されるので、ヒートパイプ部２１の加熱面２１ｂとの温度差を大きくして熱輸送の効率を上げることができる。

このように構成された本実施の形態のヘッドランプ１００は、光を出力する際に発熱するＬＥＤ１ごとにヒートシンク部２が取り付けられており、そのヒートシンク部２の収容部２３には作動流体が封入されたヒートパイプ部２１が収容されている。

そして、この収容部２３には放熱フィン部２２が接続されている。

すなわち、ＬＥＤ１で発生した熱は、収容部２３を介してヒートパイプ部２１に入熱され、熱源から遠ざかる方向に輸送されて収容部２３に接続された放熱フィン部２２から気中に放熱されるため、個々のＬＥＤ１の温度上昇を効率的に抑えることができる。

このように、ヒートパイプ部２１で熱輸送をおこなってから放熱フィン部２２で放熱するようにすれば、放熱フィン部２２で熱飽和が発生し難くなり、ＬＥＤ１の発熱量が大きくなっても効率的に放熱させることができる。

また、ヒートパイプ部２１を略Ｌ字形に形成し、底辺部２１１で入熱させると、蒸発して密度が小さくなった作動流体は底辺部２１１よりも上方の垂直部２１２の上端に向けてスムーズに流れ出す。

そして、ＬＥＤ１から最も離れた位置の低温部になり易い垂直部２１２から放熱フィン部２２に熱伝導して作動流体は冷却され、液体となって流れ落ちて再び底辺部２１１に戻る。

このように垂直部２１２を上方に向けて立設させたＬ字形のヒートパイプ部２１であれば、垂直部２１２で放熱させ易く、効率的に熱輸送をおこなうことができる。

また、ヒートパイプ部２１をＬ字形に折り曲げることによってヒートシンク部２を小型化することができる。さらに、ヒートパイプ部２１の垂直部２１２は、リフレクタ３の車両後方側に収容されることになるので、配置スペースを容易に確保することができる。

また、塊状のヒートシンクではなく隙間が適度に形成された放熱フィン部２２を使用することで、軽量化が可能になり、小さな駆動力であってもスイブル機構５によって配光制御をおこなうことができる。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、車両用灯具としてヘッドランプ１００に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、フォグランプ、テールランプ等の車両用灯具に本発明を適用してもよい。

さらに、前記実施の形態では半導体型光源としてＬＥＤ１について説明したが、これに限定されるものではなく、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの有機半導体を利用した半導体型光源や半導体レーザ（ＬＤ）であってもよい。

また、前記実施の形態では略Ｌ字形のヒートパイプ部２１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばヘの字形のように底辺部２１１から斜めに低温部となる非加熱面２１ａが延出されていてもよいし、曲折部のない直線状のヒートパイプを使用してもよい。

本発明の最良の実施の形態のヘッドランプに配置する光源ユニットの構成を説明する断面図である。本発明の最良の実施の形態のヘッドランプの概略構成を説明する正面図である。ヒートシンク部の構成を説明する斜視図である。

符号の説明

１００ヘッドランプ（車両用灯具）
１ＬＥＤ（半導体型光源）
２ヒートシンク部
２１ヒートパイプ部
２１１底辺部
２１２垂直部
２２放熱フィン部
２３収容部

Claims

半導体型光源を備えた車両用灯具であって、
前記半導体型光源を取り付けるヒートシンク部が、作動流体が封入されたヒートパイプ部と、前記半導体型光源を当接させるとともに前記ヒートパイプ部を収容する収容部と、該収容部に接続される放熱フィン部とを有することを特徴とする車両用灯具。
前記ヒートパイプ部は、前記半導体型光源に近接させる底辺部とその底辺部に略直交する垂直部とによって略Ｌ字形に形成され、該垂直部に近接して前記放熱フィン部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。