(57)【要約】【課題】エンジンの冷却により発生した熱風の影響を受けることなく、半導体発光素子を効率よく冷却できる車両用灯具を提供すること。【解決手段】灯体部１００及び発光部としての光源部２００が光ファイバ３００によって一体化されている。光源部２００は、灯体部１００のハウジング１０１に設けられたヒートシンク２０１を有する。このヒートシンク２０１はハウジング１０１に嵌め込まれた基部２０１ａ及びその下部に結合された放熱フィン２０１ｂよりなる。ヒートシンク２０１の基部２０１ａには、半導体発光素子２０２、温度センサ２０３が搭載される。放熱フィン２０１ｂは送風管２０５、２０６内に埋め込まれる。放熱フィン２０１ｂは送風管２０５、２０６に塞ぐように設けられている。送風管２０５内のヒートシンク２０１の上流側にはダンパ２０８が設けられ、ヒートシンク２０１の上流側には送風軸流ファン２１０が設けられている。【選択図】        図２
2015138655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配光制御を行うためのレンズと、光を特定の波長の光に変換するための光変換素子とを有するランプモジュール及び該ランプモジュールを収容するハウジングを含む灯体部と、
前記灯体部に光伝播手段によって接続された光源部と
を具備し、
前記光源部は、
前記ハウジング内に設けられた半導体発光素子と、
前記ハウジングの開口に嵌め込められ前記半導体発光素子を搭載する第１面を有する基部及び該基部の第２面に結合した放熱フィンを備えるヒートシンクと、
第１、第２の送風管と
を具備し、
前記第１の送風管には、
第１の吸気口、第１の排気口、及び前記第１の送風管内の風圧に応じて開閉するダンパが設けられており、
前記第２の送風管には、
第２の吸気口、第２の排気口、及び前記半導体発光素子近傍の温度に応じて駆動される送風ファンが設けられており、
前記第１の送風管及び前記第２の送風管には、前記放熱フィンが貫通しており、
前記第１の吸気口の近傍に前記第２の吸気口を導通させかつ前記第１の排気口の近傍に前記第２の排気口を導通させた車両用灯具。
【請求項２】
前記第１の送風管の略上方に、前記第２の送風管が設けられている請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記ダンパの支点は前記第１の送風管の上方側にありかつ該ダンパの重心より前記第１の吸気口側にある請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記ダンパの前記第１の吸気口側の先端部は円柱状をなし、
前記ダンパの支点は前記第１の送風管の下方側にありかつ該ダンパの重心より前記第１の排気口側にある請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記ダンパの上面の前記ダンパの先端部から該ダンパの支点までは傾斜形状をなしている請求項４に記載の車両用灯具。
【請求項６】
さらに、
前記第１の送風管内に設けられ、該第１の送風管内の流速を検出するための風速センサと、
前記風速センサの風速に応じて前記ダンパの開閉を駆動するアクチュエータと
を具備する請求項１〜５のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項７】
さらに、
車両の走行速度を検出するための車速センサと、
前記車速センサの走行速度に応じて前記ダンパの開閉を駆動するアクチュエータと
を具備する請求項１〜５のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項８】
前記第１の送風管の底部と前記放熱フィンとの間に空隙を形成した請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【請求項９】
前記第１の送風管の排気口の近傍に異物排出口を設けた請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用灯具たとえば車両用前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、車両用前照灯装置は光源部として半導体発光素子たとえばレーザダイオード（LD）素子、発光ダイオード（LED）素子によって構成されており、その光源部の高性能及び長寿命を維持するためには、半導体発光素子の素子温度を目標温度70〜165℃程度とする適切な熱設計が必要である。
【０００３】
従来の車両用前照灯装置においては、灯体部としてのランプモジュール及び光源部としての半導体発光素子を共にハウジング内に収容し、ハウジングの内部から外部へ連通するヒートシンクを設け（参照：特許文献１、２、３）、あるいは半導体発光素子からハウジングの外部へ連通する熱輸送手段としてのヒートパイプを設け、ヒートパイプの先端部にヒートシンクを設けている（参照：特許文献４）。いずれの場合も、半導体発光素子が発生した熱はヒートシンクの放熱フィンに到達し、放熱フィンから自然放熱される。特に、高速走行時においては、エンジンの冷却により発生した熱風の影響を受けることなく、エンジンルーム内の風圧によってヒートシンクの放熱フィンを冷却することにより半導体発光素子を冷却できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３１３１６号公報
【特許文献２】特開２００９−２１１８１５号公報
【特許文献３】特開２００９−２６６５７３号公報
【特許文献４】特開２００４−１２７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、車両の停止時あるいは低速走行時においては、エンジンの温度上昇によりラジエータファンが回転し、それによって発生した熱風が車両灯具に吹き込まれるため、エンジンの冷却により発生した60〜100℃程度の熱風の影響を受け、この結果、半導体発光素子を冷却できないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、配光制御を行うためのレンズ及び光を特定波長の光に変換するための光変換素子を有するランプモジュール及びランプモジュールを収容するハウジングを含む灯体部と、灯体部に光伝播手段によって接続された光源部とを具備し、光源部は、ハウジング内に設けられた半導体発光素子と、ハウジングの開口に嵌め込められ半導体発光素子を搭載する第１面を有する基部及び基部の第２面に結合した放熱フィンを備えるヒートシンクと、第１、第２の送風管とを具備し、第１の送風管には、第１の吸気口、第１の排気口、及び第１の送風管内に設けられ、第１の送風管内の風圧に応じて開閉するダンパが設けられており、第２の送風管には、第２の吸気口、第２の排気口、及び第２の送風管内に設けられ、半導体発光素子近傍の温度に応じて駆動される送風ファンが設けられており、第１の送風管及び第２の送風管には、放熱フィンが貫通しており、第１の吸気口の近傍に第２の吸気口を導通させかつ第１の排気口の近傍に第２の排気口を導通させたものである。これにより、第２の送風管内におけるヒートシンクの放熱フィンは送風ファンによって強制冷却され、第１の送風管内におけるヒートシンクの放熱フィンはダンパを通過した風によって自然冷却される。
【０００７】
尚、一般的には、車両用前照灯装置はエンジンルーム前方に位置しており、エンジンの冷却により発生した熱風の影響を受けて60〜100℃程度の高い温度環境に置かれている。他方、車両用前照灯装置の下部には、外気をエンジンルーム内に取込むためのエアインテーク構造が備えられており、比較的、常に温度が低くしかも走行風当りの高い風速が発生して熱伝達率が高く放熱に適した放熱環境（たとえば、図1の点線で図示の領域）も存在する。従って、車両用前照灯装置の光源部の半導体発光素子の素子温度を上述の目標温度70〜165℃程度に熱設計するために、光源部を灯体部から大きく離して上述の放熱環境に設置することもできるが、光源部を灯体部から大きく離すと、車両への組付けにおける利便性を損う。従って、光源部を灯体部のハウジングに設けて一体化して車両への組付けにおける利便性を図る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンジンの冷却により発生した熱風の影響を受けることなく、ヒートシンクの放熱フィンは第２の送風管の送風ファン及び第１の送風管のダンパを通過した空気によって冷却されるので、半導体発光素子を効率よく冷却できる。特に、車両の停止時あるいは低速走行時にあっても、半導体発光素子を効率よく冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る車両用前照灯装置が適用される車両を示し、（Ａ）は前面図、（Ｂ）は前部上面図、（Ｃ）は前部側面図である。
【図２】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）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図２のダンパの角度を示すグラフである。
【図４】図２の送風軸流ファンのモータの回転速度を示すグラフである。
【図５】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）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図５のダンパの拡大断面図である。
【図７】図２、図５のヒートシンクの変更例を示す断面図である。
【図８】図２、図５のダンパにアクチュエータを設けた図である。
【図９】図２、図５の車両用前照灯装置に付加される洗浄システムを示す図である。
【図１０】図２、図５の車両用前照灯装置に付加される冷却システムを示す図である。
【図１１】図２（図５）の車両用前照灯装置を図１の車両に適用した第１の例を示す図である。
【図１２】図２（図５）の車両用前照灯装置を図１の車両に適用した第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明に係る車両用前照灯装置が適用される車両を示し、（Ａ）は前面図、（Ｂ）は前部上面図、（Ｃ）は前部側面図である。
【００１１】
図１において、前照灯装置１ａ、１ｂがフロントグリル２の両側に設けられている。フロントグリル２内には、走行風の空気取入口（インレット）３ａ、３ｂが設けられている。また、アンダグリル４内にも、走行風の空気取入口（インレット）５ａ、５ｂが設けられ、さらに、アンダグリル４の両側にも走行風の空気取入口（インレット）６ａ、６ｂが設けられている。尚、７はフロントバンパー、８はバンパースカート、９はラジエータ、１０はラジエータファン、１１はエンジンカバー、１２ａ、１２ｂはシリンダアブソーバである。
【００１２】
図２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）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であって、図１の前照灯装置１ａもしくは１ｂに相当する。
【００１３】
図２の車両用前照灯装置においては、灯体部１００及び発光部としての光源部２００が光伝播手段としての光ファイバ３００によって結合されて一体化されている。
【００１４】
灯体部１００は、ハウジング１０１、アウタレンズ１０２及びランプモジュール１０３よりなる。さらに、ランプモジュール１０３は、光軸調整機構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に固定された集光コリメートレンズ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支持基板１０３５、支持基板１０３５上に設けられ、光を特定の波長の光に変換するための蛍光体よりなる光変換素子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。
【００１５】
光源部２００は、灯体部１００のハウジング１０１の開口部に設けられたヒートシンク２０１を有する。このヒートシンク２０１はハウジング１０１の開口部に嵌め込まれた基部２０１ａ及び基部２０１ａの下部に結合されたスリット型の放熱フィン２０１ｂよりなる。
【００１６】
ヒートシンク２０１の基部２０１ａには、半導体発光素子２０２、半導体発光素子２０２近傍の温度を検出するための温度センサ２０３及び制御回路２０４が搭載される。制御回路２０４はマイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ/Ｄ変換器、Ｄ/Ａ変換器、入出力インターフェイス等を含む。
【００１７】
ヒートシンク２０１の放熱フィン２０１ｂは２つの送風管２０５、２０６を塞ぐように送風管２０５、２０６内に埋め込まれる。送風管２０５は吸気口２０５ａ及び排気口２０５ｂを有し、送風管２０５上に設けられた送風管２０６の吸気口２０６ａ及び排気口２０６ｂは、それぞれ、送風管２０５の吸気口２０５ａの少し下流側及び排気口２０５ｂの少し上流側に導通している。放熱フィン２０１ｂは送風管２０５の底部を除いて送風管２０５、２０６を塞ぐように設けられている。この場合、送風管２０５の底部の隙間２０５ｃは枯葉、泥、小石等の異物を通過させるためのものである。また、送風管２０５の底部はテフロン（登録商標）加工されており、これにより、枯葉、泥、小石等の異物の付着を防止する。
【００１８】
送風管２０５の吸気口２０５ａには、防石網２０７が設けられ、また、送風管２０５の中央部のヒートシンク２０１の上流側にはダンパ２０８が設けられ、さらに、送風管２０５の排気口２０５ｂには、異物排出口２０９が設けられる。他方、送風管２０６のヒートシンク２０１の上流側には送風軸流ファン２１０が設けられている。
【００１９】
防石網２０７は吸気口２０５ａを通過する枯葉、泥、小石等の異物の侵入を阻止する。また、防石網２０７を通過した異物は上側の送風管２０６には侵入せず、高速走行時に下側の送風管２０５のダンパ２０８及び隙間２０５ｃを通過する。これにより、送風管２０６の送風軸流モータ２１０及びヒートシンク２０１の損傷を防止できると共に、ダンパ２０８の閉不良も防止できる。
【００２０】
ダンパ２０８は、図２に示すごとく、傾斜している。尚、ダンパ２０８が送風管２０５に対して垂直となると、ダンパ２０８は回転してしまう。また、ダンパ２０８の支点２０８ａは送風管２０５の上方側に位置しかつダンパ２０８の重心より吸気口２０５ａ側に位置する。この結果、ダンパ２０８は、図３に示すように、ダンパ２０８の自重とダンパ２０８に対する風圧Ｐとの関係で開閉する。すなわち、停止もしくは低速走行時には、風圧Ｐが小さく、従って、ダンパ２０８の角度θは０°（閉鎖）となり、ダンパ２０８は送風管２０５を閉鎖する。この結果、その吸気口２０５ａからの空気の流路は送風管２０６の吸気口２０６ａから送風管２０６を通りその排気口２０６ｂから送風管２０５の排気口２０５ｂとなり、送風軸流ファン２１０によってヒートシンク２０１を冷却する。このとき、ダンパ２０８は排気口２０６ｂから送風管２０５へ逆流を防止する。他方、高速走行時には、ダンパ２０８の角度θはダンパ２０８に対する風圧Ｐに応じて大きくなる。最後には、ダンパ２０８の角度θは、θ０  （水平位置）となる。この結果、送風管２０５を開放して自然送風のみでヒートシンク２０１を冷却する。この場合、同時に、大きい風圧Ｐによる送風軸流ファン２１０の過回転を防止する。
【００２１】
異物排出口２０９の蓋２０９ａは弾性体で構成し、２値的に開閉状態となるようにする。この結果、一定量の異物が蓋２０９ａ上に溜まった場合に、蓋２０９ａが開き、異物が排出され、その後、蓋２０９ａは閉まる。尚、蓋２０９ａはアクチュエータを用いて一定期間開くこともでき、また、フレキシブルワイヤによって遠隔動作で開閉することもできる。
【００２２】
送風軸流ファン２１０の駆動用のモータ２１０ａがハウジング１０１内に設けられている。送風軸流ファン２１０の送風量は制御回路２０４によって制御される。すなわち、制御回路２０４は半導体発生素子２０２近傍の温度である温度センサ２０４からの温度ＴをＡ/Ｄ変換して取込み、ＲＯＭに格納された図４に示すマップに従って温度Ｔに応じた送風軸流ファン２１０のモータ２１０ａの回転速度Ｎを演算する。この場合、温度ＴがＴ０より低いときには、送風軸流ファン２１０のモータ２１０ａの回転速度Ｎを０とし、他方、温度ＴがＴ０より高くなる程、送風軸流ファン２１０のモータ２１０ａの回転速度Ｎを大きくする。この結果、半導体発光素子２０２の温度が上昇する程、送風軸流ファン２１０の送風量が上昇してヒートシンク２０１が効率よく冷却されることになる。
【００２３】
図５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）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２４】
図５においては、図２のダンパ２０８の代わりに、ダンパ２０８’を設けてある。ダンパ２０８’の支点２０８’ａは送風管２０５の下方側に位置しかつダンパ２０８’の重心より吸気口２０５ａ側に位置する。この場合、図６に示すごとく、吸気口２０５ａ側先端部は円柱状部２０８’ｂをなし、上面は吸気口側先端から支点２０８’ａに向かって傾斜形状部２０８’ｃとなっている。この場合、ダンパ２０８’の吸気口側円柱状部２０８’ｂは錘の役目を果たすので、ダンパ２０８’も、図２のダンパ２０８と同様に、ダンパ２０８’の自重とダンパ２０８’に対する風圧Ｐとの関係で開閉する。
【００２５】
尚、図２、図５においては、送風管２０５とヒートシンク２０１の放熱フィン２０１ｂとの間に異物の通過のために隙間２０５ｃを設けているが、隙間２０５ｃの代わりに、図７に示すごとく、放熱フィン２０１ｂ’の一部のみを短くしてその隙間２０５ｃ’に異物を通過させるようにしてもよい。
【００２６】
また、図２、図５のダンパ２０８、２０８’には、図８に示すごとく、アクチュエータ８１、８１’を設けると共に、吸気口２０５ａ近傍に風速に比例する風圧Ｐを検出するための風速センサ８２、８２’を設け、アクチュエータ８１、８１’、風速センサ８２、８２’を制御回路２０４に接続する。これにより、制御回路２０４が図３の風圧Ｐと角度θとの関係を用いてダンパ２０８、２０８’の角度θを強制的に制御してもよい。このとき、制御回路２０４が故障した場合には、ダンパ２０８、２０８’は自重で動作する。尚、風速センサ８２、８２’の代りに、車両の走行速度（車速）を検出する車速センサ（図示せず）の車速データを用いてダンパ２０８、２０８’の角度θを制御してもよい。
【００２７】
さらに、図９に示す洗浄システムを図２、図５の車両用前照灯装置に付加できる。すなわち、洗浄ノズル９０１を送風管２０６の送風軸流ファン２１０とヒートシンク２０１との間に設け、サービスステーション等で洗浄ノズル９０１に接続された接続ポート９０２及び耐圧チューブ９０３を介して圧搾空気（ジェットエア）あるいは高圧水（ジェット水流）を供給することによってヒートシンク２０１を洗浄することができる。尚、ヒートシンク２０１からの洗浄水はエンジンルームの空気取出口（図示せず）から排出される。
【００２８】
さらにまた、図１０に示す冷却システムを図２、図５の車両用前照灯装置に付加できる。すなわち、噴霧ノズル１０１を送風管２０５の送風軸流ファン２１０とヒートシンク２０１との間に設け、ヒートシンク２０１の過昇温時には、制御回路２０４は噴霧ノズル１００１に接続された圧送機１００２を介して冷却タンク１００３から噴霧ノズル１００１に水を圧送し、水ミストをヒートシンク２０１に噴霧してヒートシンク２０１を冷却できる。尚、ヒートシンク２０１からの冷却水はエンジンルームの空気取出口（図示せず）から排出される。
【００２９】
図２（図５）の車両用前照灯装置を図１の車両に適用した場合、図１１に示すごとく、フロントグリル２あるいはアンダグリル３からの取入空気を送風管５の吸気口５ａが吸込む。また、図１２に示すごとく、空気取入口４ａ（４ｂ）、５ａ（５ｂ）及び６ａ（６ｂ）を送風管２０５の吸気口２０５ａとを吸入ダクト２１、２２、２３で接続すると共に、空気取入口４ａ（４ｂ）、５ａ（５ｂ）、６ａ（６ｂ）より空気圧力が低いエンジンルームの下部の空気取出口（アウトレット）２４と送風管２０５の排気口２０５ｂとを排気ダクト２５で接続する。これにより、吸排気効率をさらに向上でき、従って、半導体発光素子２０２の冷却効率を向上できる。
【００３０】
尚、上述の実施の形態においては、光源部２００を灯体部１００の下部に設けているが、灯体部１００の後方に設けてもよい。
【００３１】
また、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うる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は車両用前照灯装置以外の車両用灯具に利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ、１ｂ：前照灯装置
２：フロントグリル
３ａ、３ｂ：空気取入口（インレット）
４：アンダグリル
５ａ、５ｂ：空気取入口（インレット）
６ａ、６ｂ：空気取入口（インレット）
７：フロントバンパー
８：バンパースカート
９：ラジエータ
１０：ラジエータファン
１１：エンジンカバー
１２ａ、１２ｂ：シリンダアブソーバ
２１、２２、２３：吸入ダクト
２４：空気取出口（アウトレット）
２５：排気ダクト
８１、８１’：アクチュエータ
８２、８２’：風速センサ
１００：灯体部
１０１：ハウジング
１０２：アウタレンズ
１０３：ランプモジュール
１０３１：光軸調整機構
１０３２：支持筐体
１０３３：集光コリメートレンズ
１０３４：フランジ
１０３５：支持基板
１０３６：半導体発光素子
１０３７：レンズ
１０３８：エクステンション
２００：光源部
２０１：ヒートシンク
２０１ａ：基部
２０１ｂ：放熱フィン
２０２：半導体発光素子
２０３：温度センサ
２０４：制御回路
２０５：送風管
２０５ａ：吸気口
２０５ｂ：排気口
２０５ｃ、２０５ｃ’：隙間
２０６：送風管
２０６ａ：吸気口
２０６ｂ：排気口
２０７：除石網
２０８、２０８’：ダンパ
２０８ａ、２０８ａ’：支点
２０９：異物排出口
２０９ａ：蓋
２１０：送風軸流ファン
２１０ａ：モータ
３００：光ファイバ
９０１：洗浄ノズル
９０２：接続ポート
９０３：耐圧チューブ
１００１：噴霧ノズル
１００２：圧送機
１００３：冷却タンク
【図１】
2015138655.tif 000003
【図２】
2015138655.tif 000004
【図３】
2015138655.tif 000005
【図４】
2015138655.tif 000006
【図５】
2015138655.tif 000007
【図６】
2015138655.tif 000008
【図７】
2015138655.tif 000009
【図８】
2015138655.tif 000010
【図９】
2015138655.tif 000011
【図１０】
2015138655.tif 000012
【図１１】
2015138655.tif 000013
【図１２】
2015138655.tif 000014