JP5923271B2 - ヘッドランプ組立体及びそれを具備する自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドランプ組立体及びそれを具備する自動車に係り、さらに詳細には、ヘッドランプ組立体内で流動循環を可能にする送風ファンが配されたヘッドランプ組立体及びそれを具備する自動車に関する。

最近、視認性の良好な発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）光源が自動車のヘッドランプに適用されている。ＬＥＤは、色温度が約５５００Ｋと太陽光熱に近く、人間の目への疲労を相当に少なくし、ヘッドランプのデザイン自由度を高める。

しかし、ＬＥＤの性能が向上するにつれて、さらに高温の熱を放出し、高温の熱は、ＬＥＤの性能を引き落とす。すなわち、ＬＥＤ光源は、動作するときに高温の熱を発するために、ＬＥＤ光源から発生した高温の熱によるヘッドランプの温度上昇を防止するための放熱が必須的となる。

自動車のヘッドランプは、空間が小さく、密閉されている空間的な制約があるが、ヘッドランプ内に放熱器具を設けることによって、放熱効率を高めることができるために、小空間内に放熱器具を設ける。

自動車のヘッドランプで発生した熱を放出させる放熱方法としては、クーリング・ファン（cooling fan）やピン・ヒートパイプ（pin heatpipe）などを利用して放熱する方法、自動車の走行中、自然風を活用してヘッドランプを放熱する方法、及びファンを利用して熱を強制対流させる方法などがある。

クーリング・ファン及びピン・ヒートパイプを利用して放熱する方法は、ヒートシンク、ピン、ヒートパイプ及びクーリング・ファンから構成された放熱モジュールを形成し、ＬＥＤ光源から発生した熱をヘッドランプ内の冷たい部分を介して、熱を外部に放出する。この方法は、ヒートパイプを介して熱を移動させる関係で、ヒートパイプのような構造物が空間を占めるので、ヘッドランプ内部空間の活用度が落ちる。

自動車の走行中に自然風を活用する方法は、自動車を走行させるとき、外部から自然風（空気）がヘッドランプ内に流入するように流路を形成する。この方法は、自動車が停車中である場合には、自然風がないので、放熱に問題が発生する可能性が高い。

ファンを利用して熱を強制対流させる方法は、ヘッドランプ内に適切な流路を設けない場合に放熱効果が落ちるために、流路を形成することが、放熱効果を高める方法である。

本発明は、密閉されたヘッドランプ内で流動を循環させるためのファンを配し、ヘッドランプ・ケース内にホールを形成し、ファンによって発生した流動がヘッドランプのヒートシンクを経るように誘導するガイドを設け、ヘッドランプの放熱性能を改善させたヘッドランプ組立体、及びそれを具備する自動車を提供するものである。

本発明の一側面によるヘッドランプ組立体は、ハウジング；ハウウジング内に配され、その内側にＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から発生した熱を放熱するヒートシンクと、をそれぞれ具備する複数のヘッドランプ・ケース；ヘッドランプ・ケース内にそれぞれ設けられ、複数のヘッドランプ・ケースを循環するように流動を起こす複数の送風ファン；を具備する。

本発明の他の側面による自動車のヘッドランプ組立体は、ハウジング；ハウジングの一側に設けられて光を透過させる透明窓；ハウジング内に配され、その内側にＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から発生した熱を放熱するヒートシンクと、をそれぞれ具備する複数のヘッドランプ・ケース；ヘッドランプ・ケースの一側に形成された流動流入ホールに連結されるようにそれぞれ設けられ、複数のヘッドランプ・ケースを循環するように流動を起こす複数の送風ファン；を具備し、ヘッドランプ・ケースの一側には、送風ファンによる流動を流出させるように、流動排気ホールが形成されている。

本発明のさらに他の側面によるヘッドランプ組立体は、ハウジング；ハウジングの一側に設けられて光を透過させる透明窓；ハウジング内に配され、その内側にＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から発生した熱を放熱するヒートシンクと、をそれぞれ具備する複数のヘッドランプ・ケース；ヘッドランプ・ケースの一側に形成された流動流入ホールに連結されるようにそれぞれ設けられ、前記複数のヘッドランプ・ケースを循環するように流動を起こす複数の送風ファン；送風ファンによる流動をヒートシンク側に案内するガイド部；を具備する。

本発明によれば、ヘッドランプの放熱性能を改善させることが可能である。

本発明による自動車のヘッドランプ組立体の複数の送風ファンによる流動フローを図示した図面である。 本発明によるヘッドランプ・ケースの構成を図示した斜視図である。 図２に図示されたヘッドランプ・ケース内での流動フローを図示した側断面図である。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本実施形態による自動車のヘッドランプ組立体の複数の送風ファンによる流動フローを図示した図面であり、図２は、本実施形態によるヘッドランプ・ケースの構成を図示した斜視図であり、図３は、図２に図示されたヘッドランプ・ケース内での流動フローを図示した側断面図である。

図１を参照すれば、ヘッドランプ組立体１０は、自動車の前方に設けられるエンジン室（図示せず）の左右に設けられ、自動車の前方に光を照射する装置であり、図１に図示されたものは、エンジン室の右側に設けられる部分であるが、左側に設けられる部分（図示せず）も、構造は、エンジン室の右側に設けられる部分と類似している。

ヘッドランプ組立体１０は、ハウジング１１と、ハウジング１１の一側に設けられて光を透過させる透明窓１２と、が結合され、密閉された内部空間部１３を形成する。ハウジング１１は、エンジン室（図示せず）に接する部分であり、透明窓１２は、自動車の前方を向くように設けられる。内部空間部１３には、２つのヘッドランプ・ケース２０，３０が平行に設けられている。ここで、図面符号２０を第１ヘッドランプ・ケースとし、図面符号３０を第２ヘッドランプ・ケースとする。

第１ヘッドランプ・ケース２０の内側には、第１送風ファン２１が設けられており、第２ヘッドランプ・ケース３０の内側には、第２送風ファン３１が設けられている。第１送風ファン２１と第２送風ファン３１との送風方向は、互いに反対になるように設けられている。従って、第１送風ファン２１は、第１ヘッドランプ・ケース２０の手前側から向こう側に流れるように流動を起こし、第２送風ファン３１は、第１送風ファン２１から出てきた流動を第２ヘッドランプ・ケース３０の向こう側から手前側に流れるようにする。第２ヘッドランプ・ケース３０の手前側に流れた流動は、第１送風ファン２１によって、再び第１ヘッドランプ・ケース２０内に流れる。結局、第１送風ファン２１と第２送風ファン３１とによって、流動は、第１ヘッドランプ・ケース２０と第２ヘッドランプ・ケース３０とを循環する。

このように、ヘッドランプ組立体１０内の流動が、第１ヘッドランプ・ケース２０と第２ヘッドランプ・ケース３０とをいずれも経つつ循環するので、第１ヘッドランプ・ケース２０と第２ヘッドランプ・ケース３０との内部の熱を循環させるので、放熱効果を向上させることができる。

一方、ヘッドランプ組立体１０の内部空間１３の温度は、２００℃以上であるのに比べて、透明窓１２の外部温度は、一般的な温度（−１０〜４０℃）である。従って、ヘッドランプ組立体１０が、外部と遮断されて密閉されていても、透明窓１２を介した伝導（conduction）によって、自然に放熱がなされる。

図２及び図３を参照すれば、第１ヘッドランプ・ケース２０は、一側に形成された流動流入ホール２０ａと、流動流入ホール２０ａに対向する他側に設けられ、光を前方に照射させるプロジェクション・レンズ２９と、を含む。第１ヘッドランプ・ケース２０と、第２ヘッドランプ・ケース３０との構成は同一であり、ただし、送風ファンの送風方向が互いに反対であるだけである。説明の便宜のために、第１ヘッドランプ・ケース２０を例に挙げて説明する。

第１ヘッドランプ・ケース２０の内側には、第１送風ファン２１が、流動流入ホール２０ａに接して連結されるように設けられている。従って、第１送風ファン２１が動作すれば、流動流入ホール２０ａを介して流動が、第１ヘッドランプ・ケース２０の内側に流入する。

第１送風ファン２１とプロジェクション・レンズ２９との間には、ＬＥＤ（light emitting diode）光源２２と、ＬＥＤ光源２２を支持固定させるＬＥＤ光源固定ブロック２３と、ＬＥＤ光源２２から照射される光をプロジェクション・レンズ２９側に反射させるリフレクタ２４と、ＬＥＤ光源固定ブロック２３の下側に設けられ、ＬＥＤ光源２２から発生する熱を放出させる役割を行うヒートシンク２５と、が設けられている。ヒートシンク２５は、放熱面積を広くして熱を放出させる役割を行うものであり、図２に図示されているところに限定されるものではなく、同じ機能を行う多様な変容例が適用されうる。

第１ヘッドランプ・ケース２０の底面２０ｂには、流動排気ホール２８が形成されている。第１送風ファン２１によって流動流入ホール２０ａを介して流入した流動は、流動排気ホール２８を介して、第２ヘッドランプ・ケース３０の外部に排出される。流動排気ホール２８の形成位置は、図２及び図３に開示されているところに限定されるものではなく、第１ヘッドランプ・ケース２０の一側面に設けられもする。

ヒートシンク２５の下側には、所定間隔離隔されて、ガイド部２６が設けられている。ガイド部２６は、第１送風ファン２１の下側からヒートシンク２５まで上昇しつつ曲がり、ヒートシンク２５の下側面と水平をなしていて、流動排気ホール２８までは下降しつつ曲がるように形成され、第１送風ファン２１の下側から流入する流動をヒートシンク２５側に誘導し、ヒートシンク２５を通過した流動を流動排気ホール２８に誘導する役割を行う。

ガイド部２６の構成及び形状は、図２及び図３に開示されたところに限定されるものではなく、第１送風ファン２１から流入する流動をヒートシンク２５側に誘導し、さらにヒートシンク２５を通過した流動を流動排気ホール２８に誘導することができる構成及び形状であるならば、多様な変容例が適用可能である。

図３に図示されているように、第１送風ファン２１が動作しつつ流動流入ホール２０ａを介して流入した流動は、ヒートシンク２５を経て、第１送風ファン２１の下側から流入する流動は、ガイド部２６によってヒートシンク２５側に誘導され、ヒートシンク２５を経つつ流れる。ヒートシンク２５を過ぎてきた流動は、ガイド部２６によって流動排気ホール２８側に誘導され、流動排気ホール２８を介して、第１ヘッドランプ・ケース２０の下側に流出する。

図１を参照すれば、第１ヘッドランプ・ケース２０から流出した流動は、第２送風ファン３１によって、第２ヘッドランプ・ケース３０の流動排気ホール（図示せず）を介して第２ヘッドランプ・ケース３０内に流入し、ガイド部によってヒートシンク側に誘導されて流れ、ヒートシンクを過ぎた流動は、第２送風ファン３１を介して、第２ヘッドランプ・ケース３０の外部に排出される。第２ヘッドランプ・ケース３０の外部に排出された流動は、第１送風ファン２１によって、第１ヘッドランプ・ケース２０内に流入するので、第１ヘッドランプ・ケース２０と第２ヘッドランプ・ケース３０とを循環する。

本実施形態によるヘッドランプ組立体は、自動車に適用されるだけではなく、ヘッドランプ組立体を使用する移送手段、例えば、オートバイ、汽車、トラック、バスなどや、さらに重装備にも適用可能である。

１０ ヘッドランプ組立体
１１ ハウジング
１２ 透明窓
１３ 内部空間部
２０ 第１ヘッドランプ・ケース
２０ａ 流動流入ホール
２０ｂ 第１ヘッドランプ・ケースの底面
２１ 第１送風ファン
２２ ＬＥＤ光源
２３ ＬＥＤ光源固定ブロック
２４ リフレクタ
２５ ヒートシンク
２８ 流動排気ホール
２９ プロジェクション・レンズ
３０ 第２ヘッドランプ・ケース
３１ 第２送風ファン

Claims (8)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配置される第１ヘッドランプ・ケース及び第２ヘッドランプ・ケースを備え、
   前記第１及び第２ヘッドランプ・ケースの各々は、ＬＥＤ光源、該ＬＥＤ光源から発生した熱を放熱するヒートシンク、及び当該ヘッドランプ・ケースの内側に空気が流入して外部に排出することで空気の流動を起こす送風ファンを含み、
   前記第１及び第２ヘッドランプ・ケースのそれぞれの送風ファンは、前記第１及び第２ヘッドランプ・ケースのそれぞれの後部に設けられて、互いに平行に配置され、
   前記第１ヘッドランプ・ケースの送風ファンは、前記流動が前記第１ヘッドランプ・ケースの後方から流入して前記第２ヘッドランプ・ケースの前方に排出するように設けられ、
   前記第２ヘッドランプ・ケースの送風ファンは、前記流動が前記第２ヘッドランプ・ケースの前方から流入して前記第１ヘッドランプ・ケースの後方に排出するように設けられることを特徴とするヘッドランプ組立体。
2. 前記第１ヘッドランプ・ケースの送風ファンと前記第２ヘッドランプ・ケースの送風ファンとは、送風方向が互いに反対であることを特徴とする請求項１に記載のヘッドランプ組立体。
3. 前記第１ヘッドランプ・ケースの送風ファンは、前記第１ヘッドランプ・ケースの一方の側に設けられて前記流動が流入する流動流入ホールに連結され、前記第２ヘッドランプ・ケースの送風ファンは、前記第２ヘッドランプ・ケースの一方の側に設けられて前記流動を排出する流動排気ホールに連結されることを特徴とする請求項１または２に記載のヘッドランプ組立体。
4. 前記第１ヘッドランプ・ケースの一方の側と異なる部分には、前記第１ヘッドランプ・ケースの送風ファンによる前記流動が前記第１ヘッドランプ・ケースから排出するように流動排気ホールが設けられ、前記第２ヘッドランプ・ケースの一方の側と異なる部分には、前記第２ヘッドランプ・ケースの送風ファンによる前記流動が前記第２ヘッドランプ・ケースに流入するように流動流入ホールが設けられることを特徴とする請求項３に記載のヘッドランプ組立体。
5. 前記第１及び第２ヘッドランプ・ケースのそれぞれのヒートシンク側に前記流動を案内するガイド部をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のヘッドランプ組立体。
6. 前記ハウジングの一部分に設けられて光を透過させる透明窓をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のヘッドランプ組立体。
7. 前記ハウジング及び前記透明窓によって、前記ハウジングの内部が外部と遮断されて密閉されることを特徴とする請求項６に記載のヘッドランプ組立体。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のヘッドランプ組立体を具備することを特徴とする自動車。
   

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