(57)【要約】【課題】小型で高い放熱効果を備えた車両用前照灯およびそれを用いた車両用前照灯装置を提供する。【解決手段】内面が反射面１２であるドーム形状のリフレクタ１１と、リフレクタ１１の前部を塞ぐ透明カバー１４と、リフレクタ１１の後部中央に装着され半導体発光素子１５を保持する基板１６と、を有し、半導体発光素子１５を保持する基板１６とリフレクタ１１を接続して、リフレクタ１１を介して放熱する構成を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、
前記リフレクタの前部を塞ぐ透明カバーと、
前記リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板と、を有し、
前記半導体発光素子を保持する基板と前記リフレクタを接続して、前記リフレクタまたは前記リフレクタと前記基板とで放熱することを特徴とする車両用前照灯。
【請求項２】
前記リフレクタの後部中央で一体に形成された平板部に、前記半導体発光素子を保持する前記基板が密着接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項３】
前記リフレクタの後部中央の前記平板部の外側に、ヒートシンクが密着接続されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
【請求項４】
前記リフレクタの後部中央に前記半導体発光素子を保持する前記基板より大きな開口部を有し、前記半導体発光素子を保持する基板に密着した金属板で前記開口部を塞いだことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
【請求項５】
前記金属板と一体にヒートシンクが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用前照灯。
【請求項６】
内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、前記リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、前記リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、
前記車両用前照灯を囲うハウジングと、を有し、
前記リフレクタの外周と前記ハウジングとの間に設けられた前記透明カバーの周囲の前開口部から前記リフレクタの後端の後開口部まで貫通した空気流路が設けられていることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項７】
前記空気流路に対し、車両走行時の走行風による外気を前記前開口部から流入させることを特徴とする請求項６に記載の車両用前照灯装置。
【請求項８】
車両のラジエータ用送風機による送風の通路まで、前記空気流路の前記後開口部を延長させたことを特徴とする請求項６に記載の車両用前照灯装置。
【請求項９】
内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、前記リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、前記リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、
前記リフレクタは、その外周に螺旋状に巻かれたパイプ状の流路体を備え、前記流路体を介して、前記透明カバー側から前記リフレクタの後部側に、所定の冷却部を経由した冷却水を循環させることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項１０】
内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、前記リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、前記リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、
前記リフレクタは、その外周壁部に螺旋状に密閉して設けられた流路を備え、前記流路を介して前記透明カバー側から前記リフレクタの後部側に、所定の冷却部を経由した冷却水を循環させることを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項１１】
前記冷却部は、前記冷却水を循環させる配管の所定区間の壁部が圧電素子により伸縮可能で、前記圧電素子による伸縮によって前記所定区間内の容積が変動するように設定され前記圧電素子による容積の変動に呼応して開閉する２つの弁が前記所定区間を挟んで前記配管内に同方向に配列されることにより形成されるポンプからなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の車両用前照灯装置。
【請求項１２】
内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、前記リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、前記リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、
前記リフレクタの外周を覆うように巻き付けられたメッシュ状に編んだシートを備え、前記シートに所定のタンクから導出された冷却水を滴下することを特徴とする車両用前照灯装置。
【請求項１３】
前記所定のタンクに、エアコンや燃料電池からの排水を補給することを特徴とする請求項１２に記載の車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車など各種車両に使用され、半導体発光素子を用いて照明する、放熱性に優れた車両用前照灯および車両用前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車など各種車両のテールランプやストップライトなどの照明灯に、発光に要する電力が少なくて寿命特性に優れた、例えばＬＥＤなどの半導体発光素子を使用することが普及しつつある。
【０００３】
しかし、半導体発光素子を自動車など車両の前照灯に使用する場合には、半導体発光素子などの光源の光出力を上げる必要がある。しかし、そのために通電する電流を大きくすると、半導体発光素子の発光部位であるジャンクション部分での発熱量が大きくなる。その結果、半導体発光素子自身や周辺の部材が損傷を受け、光出力が低下したり、寿命が短くなったりする。
【０００４】
そこで、半導体発光素子からの発熱を放出して温度を下げるために、半導体発光素子の取り付け部の近傍に、複数の放熱フィンを有するヒートシンクを装着して放熱させる方法がとられている。
【０００５】
また、光源の光出力を上げるために、使用する半導体発光素子の数を多くした例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１３は、特許文献１に開示された、従来の車両用前照灯の要部断面図である。図１３に示すように、車両用前照灯１００は、基板１０１の一方の面に複数個の半導体発光素子１０２が取り付けられ、他方の面に、アルミニウムなどの熱伝導性材料からなるヒートシンク１０４が密着固定された構成からなる。そして、ヒートシンク１０４の後面には、放熱効果を高める複数の放熱フィンが設けられている。そして、複数個の半導体発光素子１０２の前面は、透明カバー１０５で全体を包囲されている。
【０００７】
また、図１３に示す車両用前照灯１００は、各半導体発光素子１０２の発効部からの光が各半導体発光素子１０２の内部の反射部で前方に放射されるように制御され、その光を方向付けするレンズ１０３も、それぞれの半導体発光素子１０２の先端に設けられている。
【０００８】
なお、これらの反射部およびレンズを透明カバー１０５の周囲および前面に設けて、半導体発光素子１０２からの光をまとめて制御することもある。
【特許文献１】特開２００６−４９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１などの車両用前照灯では、光出力の安定・高寿命化が求められ、特に半導体発光素子を使用する場合には、より放熱効果を高めて発熱による影響を少なくする必要がある。しかし、そのためには、ヒートシンク全体を大きくしたり、放熱フィンの数を多くしなければならず、小型化やデザイン性に対して課題となっている。
【００１０】
また、複数個の半導体発光素子を配列して発熱による影響を少なくする方法も考えられるが、この場合においても車両用前照灯全体が大型化することになる。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型で高い放熱効果を備えた車両用前照灯およびそれを用いた車両用前照灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の車両用前照灯は、内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、リフレクタの前部を塞ぐ透明カバーと、リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板と、を有し、半導体発光素子を保持する基板とリフレクタを接続して、リフレクタまたはリフレクタと基板とで放熱する構成を有する。
【００１３】
この構成により、半導体発光素子の発熱を、基板を介してリフレクタから放熱することができ、小型で放熱効果の高い、長寿命な車両用前照灯を実現できる。
【００１４】
さらに、リフレクタの後部中央で一体に形成された平板部に、半導体発光素子を保持する基板が密着接続されようにしてもよい。
【００１５】
この構成により、リフレクタの平板部に、半導体発光素子が設けられた基板を広い接触面積で接続できるため、熱を効率よく伝達できる。
【００１６】
さらに、リフレクタの後部中央の平板部の外側に、ヒートシンクが密着接続されているようにしてもよい。
【００１７】
この構成により、半導体発光素子からの発熱を、リフレクタでの放熱に加えてヒートシンクからも放熱することができるので、より放熱効果の高い車両用前照灯とすることができる。
【００１８】
さらに、リフレクタの後部中央に半導体発光素子を保持する基板より大きな開口部を有し、半導体発光素子を保持する基板に密着した金属板で開口部を塞いでもよい。
【００１９】
この構成により、製造時や補修時において、半導体発光素子を設けた金属板のリフレクタへの組み込みや交換が容易な車両用前照灯とすることができる。
【００２０】
さらに、金属板と一体にヒートシンクが形成されていてもよい。
【００２１】
この構成により、半導体発光素子からの発熱を、リフレクタでの放熱に加えて、ヒートシンクからも放熱できるとともに、製造時や補修時における半導体発光素子を設けた金属板の組み込みや交換が容易な車両用前照灯とすることができる。
【００２２】
また、本発明の車両用前照灯装置は、内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、車両用前照灯を囲うハウジングと、を有し、リフレクタの外周とハウジングとの間に設けられた透明カバーの周囲の前開口部からリフレクタの後端の後開口部まで貫通した空気流路が設けられている構成を有する。
【００２３】
この構成により、空気流路の前開口部から後開口部まで空気を流通させると、リフレクタの外周が流通する空気により強制空冷され、半導体発光素子から基板を介してリフレクタに伝達された熱を、効率よく放熱できる車両用前照灯装置を実現できる。
【００２４】
さらに、空気流路に対し、車両走行時の走行風による外気を前開口部から流入させるようにしてもよい。
【００２５】
この構成により、車両が走行しているときに、特別なエネルギーを使用しないで、半導体発光素子からの熱をリフレクタを介して強制空冷できる車両用前照灯装置とすることができる。
【００２６】
さらに、車両のラジエータ用送風機による送風の通路まで、空気流路の後開口部を延長させてもよい。
【００２７】
この構成により、車両のラジエータ用送風機による送風が、リフレクタの外周に設けた空気流路に空気流を発生させることができる。その結果、車両の停車時においても、エンジンが回転してラジエータ用送風機が稼動しているときには、半導体発光素子からの熱をリフレクタを介して、直接的に安定して強制空冷できる車両用前照灯装置とすることができる。
【００２８】
また、本発明の車両用前照灯装置は、内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、リフレクタは、その外周に螺旋状に巻かれたパイプ状の流路体を備え、流路体を介して、透明カバー側からリフレクタの後部側に、所定の冷却部を経由した冷却水を循環させる構成を有する。
【００２９】
この構成により、冷却部で冷やされた冷却水がリフレクタの外周に螺旋状に巻かれた流路体内を循環して流れることにより、リフレクタが強制水冷されて、半導体発光素子から基板を介してリフレクタに伝達された熱を、効率よく確実に放熱できる車両用前照灯装置を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の車両用前照灯装置は、内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、リフレクタは、その外周壁部に螺旋状に密閉して設けられた流路を備え、流路を介して透明カバー側からリフレクタの後部側に、所定の冷却部を経由した冷却水を循環させる構成を有する。
【００３１】
この構成により、冷却部で冷やされた冷却水がリフレクタの外周壁部に螺旋状に密閉して設けられた流路内を循環して流れることにより、リフレクタが直接に強制水冷されて、半導体発光素子から基板を介してリフレクタに伝達された熱を、効率よく確実に放熱できる車両用前照灯装置とすることができる。
【００３２】
さらに、冷却部は、冷却水を循環させる配管の所定区間の壁部が圧電素子により伸縮可能で、圧電素子による伸縮によって所定区間内の容積が変動するように設定され圧電素子による容積の変動に呼応して開閉する２つの弁が所定区間を挟んで配管内に同方向に配列されることにより形成されるポンプからなる。
【００３３】
この構成により、冷却水を循環させるためのポンプを冷却水の流路の一部を利用して形成できるので、車両用前照灯装置の占有容積を小さくしてコンパクトなものとすることができる。
【００３４】
また、本発明の車両用前照灯装置は、内面が反射面であるドーム形状のリフレクタと、リフレクタの開放された前部を塞ぐ透明カバーと、リフレクタの後部中央に装着され半導体発光素子を保持する基板を含む車両用前照灯と、を有し、リフレクタの外周を覆うように巻き付けられたメッシュ状に編んだシートを備え、シートに所定のタンクから導出された冷却水を滴下する構成を有する。
【００３５】
この構成により、所定のタンクから導出された冷却水が、リフレクタの外周を覆って巻き付けられたメッシュ状のシートに滴下されて毛細管現象によりシート全体に広がった後、半導体発光素子から基板を介してリフレクタに伝達された熱により蒸発する際に奪う気化熱によってリフレクタを冷却するので、冷却水の冷却部を設けないでリフレクタを冷却することができる車両用前照灯装置を実現することができる。
【００３６】
さらに、所定のタンクに対し、エアコンや燃料電池からの排水を補給するようにしてもよい。
【００３７】
この構成により、エアコンや燃料電池から排水として捨てられる水を利用することができて、所定のタンクに冷却水を補給する頻度が減り、特に燃料電池車においては、冷却水の補給をほとんど不要とすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の車両用前照灯および車両用前照灯装置によれば、半導体発光素子で発生する熱を、リフレクタを介して効率よく放熱することができる。また、リフレクタを放熱に利用するため放熱効果に優れ、小型、長寿命で信頼性の高い車両用前照灯を実現することができるという大きな効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の断面図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態における車両用前照灯１０は、内面に反射面１２が形成された薄肉でドーム形状のリフレクタ１１と、リフレクタ１１の開放された前部にシール固定された透明カバー１４と、光源として、例えばＬＥＤなどからなる半導体発光素子１５とで構成されている。そして、半導体発光素子１５は、リフレクタ１１の反射面１２側で、その後部中央の平板部１３Ａに密着接続された基板１６に設けられ、リフレクタ１１内部に保持されている。
【００４２】
ここで、リフレクタ１１は、例えばアルミニウム、銅合金などの金属や、ガラス繊維で強化されたポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの高耐熱性樹脂により形成され、その内面の反射面１２は、蒸着やメッキによって高い反射率を有する鏡面などに仕上げられている。
【００４３】
また、透明カバー１４は、例えばポリカーボネートなどの硬質透明樹脂からなり、基板１６は耐熱性が高く熱伝導性に優れた樹脂、セラミックや金属からなる。
【００４４】
なお、リフレクタ１１のドーム形状は、必ずしも円形のドーム形状とは限らず、この車両用前照灯を使用する車両のデザインなどを考慮して、横長の楕円形や角型であってもよい。
【００４５】
また、図１では、光を方向付けするレンズを一体に備えた１個の半導体発光素子１５が前面の透明カバー１４の面に対して平行に保持されている場合を示しているが、これに限られない。例えば、複数個の半導体発光素子を並べて配列してもよい。さらに、半導体発光素子１５を透明カバー１４の面に対して垂直に保持するようにしてもよい。その場合、半導体発光素子は、リフレクタの焦点位置に設けることが好ましい。
【００４６】
そして、上記においては、複数の半導体発光素子の光をまとめて方向付けするレンズ（図示せず）を透明カバー１４に一体形成することもできる。
【００４７】
本実施の形態によれば、車両用前照灯１０を、簡単で小型の構成にできる。また、半導体発光素子１５で発生する熱を基板１６と密着接続されたリフレクタ１１と一体に形成された平板部１３Ａを介してリフレクタ１１の全体へ効率よく伝達できる。その結果、放熱部となる表面積の大きいリフレクタ１１から、効率よく放熱し、半導体発光素子１５の熱による特性低下を低減するとともに、長寿命で安定した発光が得られる車両用前照灯１０を実現できる。
【００４８】
以下に、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第１の例について、図２を用いて説明する。
【００４９】
図２は、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第１の例を示す断面図である。
【００５０】
図２に示すように、車両用前照灯１８は、リフレクタ１１と一体に形成された後部中央の平板部１３Ａの外側に、ヒートシンク１９が密着固定されている。
【００５１】
第１の例の構成によれば、半導体発光素子１５で発生する熱を、リフレクタ１１を介して放熱するのに加えて、ヒートシンク１９を介しても放熱することができる。その結果、簡単な構成で、より放熱効果の高い車両用前照灯１８が得られる。
【００５２】
以下に、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第２の例について、図３を用いて説明する。
【００５３】
図３は、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第２の例を示す断面図である。
【００５４】
図３に示すように、車両用前照灯２０は、反射面２２を有するリフレクタ２１の後部中央に半導体発光素子１５を保持する基板１６よりも大きな開口部２３Ａを有し、基板１６と密着した金属板２４で開口部２３Ａを塞ぐように密着接続させる点で、図１とは異なるものである。その他の構成は、車両用前照灯１０と同様である。また、リフレクタ２１などを形成する材料や表面処理も車両用前照灯１０と同様のものを用いることができる。
【００５５】
なお、金属板２４として、例えばアルミニウム、銅、銅合金などの熱伝導性に優れた材料を用いることができる。
【００５６】
第２の例の構成によれば、半導体発光素子１５を保持する基板１６を、リフレクタ２１の開口部２３Ａに金属板２４を介して装着する構成としても、高い熱伝導性を有する金属板２４を介して半導体発光素子１５で発生した熱を、リフレクタ２１により効率よく放熱できる。
【００５７】
また、リフレクタ２１の後部中央に設けた開口部２３Ａは、半導体発光素子１５を保持する基板１６よりも大きいので、図４の本実施の形態における車両用前照灯の分解図に示すように、半導体発光素子１５、基板１６と一体に装着された金属板２４を容易に、リフレクタ２１と接続または分離することができる。その結果、製造時や半導体発光素子などの補修時において、その組み込みや交換が容易な車両用前照灯２０を実現できる。
【００５８】
以下に、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第３の例について、図５を用いて説明する。
【００５９】
図５は、本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第３の例を示す断面図である。
【００６０】
図５に示すように、車両用前照灯２５は、第２の例における車両用前照灯２０において、リフレクタ２１の外側に、基板１６と密着接続した金属板と一体のヒートシンク２６を設けたものである。なお、ヒートシンク２６に直接、基板１６を装着してもよい。
【００６１】
第３の例によれば、上記第２の例と同様に、製造時や補修時において、半導体発光素子１５や基板１６の組み込みや交換が容易である。さらに、半導体発光素子１５で発生した熱を、リフレクタ２１を介した放熱に加えて、ヒートシンク２６により放熱できるので、より放熱効果の高い車両用前照灯２５が得られる。
【００６２】
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置について、図６を用いて説明する。なお、車両用前照灯装置は、基本的に第１の実施の形態の車両用前照灯を車両に組み込んで、半導体発光素子の熱をさらに効率よく放熱できる装置構成としたものである。
【００６３】
図６は、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置を示す断面図である。
【００６４】
図６に示すように、車両用前照灯装置３０は、第１の実施の形態で説明した車両用前照灯１０と、その外周を囲うように設けられ、後開口部３２Ｂを有するハウジング３１で構成されている。そして、リフレクタ１１の外周とハウジング３１とにより透明カバー１４の外周囲に前開口部３２Ａが形成されるとともに、リフレクタ１１の後開口部３２Ｂまで貫通した空気流路３２が形成されたものである。
【００６５】
なお、前開口部３２Ａ近傍に、空気流路３２内への塵埃の侵入を防ぐフィルター３３を設けることが好ましい。
【００６６】
以上のように、本実施の形態によれば、車両用前照灯装置３０の空気流路３２に、図６の矢印で示すように、前開口部３２Ａから後開口部３２Ｂまで空気を流通させることにより、リフレクタ１１の外周表面を強制空冷することができる。その結果、半導体発光素子１５から基板１６を介してリフレクタ１１に伝達された熱を、さらに効率よく放熱できる車両用前照灯装置３０を実現できる。
【００６７】
なお、車両用前照灯装置３０の空気流路３２の前開口部３２Ａから流入する空気を、車両走行時の走行により導入すれば、空気の流れを発生するような特別な装置やエネルギーが必要でなく、さらに効率的に放熱させることができる。
【００６８】
以下に、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例について、図７を用いて説明する。
【００６９】
図７は、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例を示す断面図である。
【００７０】
図７に示すように、第１の例の車両用前照灯装置３５は、リフレクタ１１の後部中央の平板部１３Ａの外側にヒートシンク１９を密着固定した車両用前照灯１８を有するものである。なお、その他の構成は、基本的に車両用前照灯装置３０と同様である。この場合、車両用前照灯１８を囲うハウジング３６および前開口部３７Ａと後開口部３７Ｂを有する空気流路３７は、ヒートシンク１９の分だけ車両用前照灯装置３０の場合よりも後方へ長くなっている。
【００７１】
上記第１の例によれば、第２の実施の形態の車両用前照灯装置３０と同様な効果が得られるとともに、ヒートシンク１９が強制空冷されるため、さらに効率よく半導体発光素子１５で生じる熱を放熱できるものである。そのため、半導体発光素子の駆動電流を大きくして、光出力を増大することにより発光輝度の高い車両用前照灯装置３５を実現できる。
【００７２】
以下に、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例について、図８を用いて説明する。
【００７３】
図８は、本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例を示す部分断面図である。
【００７４】
図８に示すように、第２の例に示す車両用前照灯装置４０は、上記車両用前照灯装置３０の空気流路３２の後開口部３２Ｂを、車両に搭載されているラジエータ４２用の送風機４３による送風の通路４４まで、延長した状態で設けたものである。すなわち、後開口部３２Ｂの延長流路４１の端部は、ラジエータ４２を冷却するための送風機４３による送風の通路４４の側壁４５に開口されている。なお、その他の構成は、基本的に車両用前照灯装置３０と同様である。
【００７５】
上記第２の例の構成によれば、ラジエータ４２用の送風機４３による送風が、延長流路４１を介してリフレクタ１１の外周の空気流路３２に、前開口部３２Ａから空気を引き込んで空気流を発生させることができる。これにより、例えば車両が走行しない状態においても、エンジン（図示せず）の回転によりラジエータ４２用の送風機４３が稼動するため、半導体発光素子１５の熱が伝達されたリフレクタ１１を強制空冷できる。
【００７６】
すなわち、一般に、車両用前照灯を点けるときには、バッテリーの消耗を避けるためにエンジンを回転させるので、第２の例における車両用前照灯装置４０は実用性の高いものである。
【００７７】
なお、第２の例の車両用前照灯装置４０では、車両用前照灯装置３０が装着された例で説明したが、これに限られない。例えば、車両用前照灯装置３０に代えて、リフレクタ１１の後部にヒートシンク１９を密着固定した車両用前照灯装置３５を装着してもよい。
【００７８】
（第３の実施の形態）
以下に、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置について、図９を用いて説明する。
【００７９】
図９は、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置を示す部分断面図である。
【００８０】
図９に示すように、車両用前照灯装置５０は、第１の実施の形態の車両用前照灯１０のリフレクタ１１の外周に、例えば螺旋状に形成したパイプ状の流路体５１を有するものである。そして、流路体５１に透明カバー１４側からリフレクタ１１の後部側に所定の冷却部５２を経由した冷却水をポンプ５３で循環させる構成である。ここで、冷却部５２として、ヒートシンクなどが用いられる。
【００８１】
本実施の形態によれば、車両用前照灯装置５０において、図９の矢印で示すように、冷却部５２で冷やされた冷却水が、ポンプ５３によりリフレクタ１１の外周に巻かれた流路体５１内を循環して流れる。それにより、リフレクタ１１は強制水冷され、半導体発光素子１５から基板１６を介してリフレクタ１１に伝達した熱が、効率よく確実に放熱される。
【００８２】
なお、流路体５１の、少なくともリフレクタ１１の外周に巻かれている部分は、銅合金などの熱伝導性の良好な材料で形成される。また、流路体５１は、図９に角型断面で示すように、広い面積でリフレクタ１１の外周に対して密着接続させることが望ましいが、これに限られるものではなく、例えば円形断面であってもよい。
【００８３】
ここで、上記の流路体５１に冷却水を循環させるポンプ５３の構成について詳細に説明する。
【００８４】
ポンプ５３は、図９に示すようにポンプ５３部分の所定領域の配管５４が柔軟性を有する弾性壁５６と、その弾性壁５６の外周部に取り付けられた、例えば圧電素子５７と、配管５４内の所定領域の前後の少なくとも２箇所に設けられた、同じ方向に開閉する弁５８、５９で構成されている。
【００８５】
その動作は、圧電素子５７に所定の、例えばパルスまたは周期的な電気信号を与えると、弾性壁５６が伸縮し、その領域の容積が変化する。そのとき、容積の変動に対応して、例えば弾性壁５６の配管５４の径が小さくなると弁５９が開き、弁５８は閉じるため、冷却水が弁５９を介して押し出される。一方、弾性壁５６の配管５４の径が大きくなると弁５９が閉じ、弁５８は開くため、冷却水が弁５８を介して配管５４の所定領域内に流入する。その結果、冷却水は、２つの弁５８、５９の交互の開閉動作により、図９の矢印で示す方向に流れを生じるものである。
【００８６】
上記構成のポンプ５３によれば、冷却水を循環させるためのポンプ５３を冷却水の流路体５１である配管５４の一部を利用して形成できるので、占有容積が小さくコンパクトな車両用前照灯装置５０を実現できる。
【００８７】
なお、ポンプ５３として、必ずしも上記構成のものを使用する必要はなく、車両用前照灯装置５０が組み込まれる車両のスペースが許せば、一般のポンプを使用してもよい。
【００８８】
以下に、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例について、図１０を用いて説明する。
【００８９】
図１０は、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例を示す部分断面図である。
【００９０】
すなわち、図１０に示すように、車両用前照灯装置５５は、上記車両用前照灯装置５０における車両用前照灯１０に代えて、リフレクタ１１の後部にヒートシンク１９を密着固定した車両用前照灯１８を組み込んだ構成を有するものである。
【００９１】
第１の例によれば、リフレクタ１１からの放熱に加えてヒートシンク１９からも効率よく放熱できるので、より放熱効果の高い車両用前照灯装置が得られる。このとき、リフレクタ１１の外周に巻かれた流路体５１を、図１０に示すように、ヒートシンク１９の外周に設けることにより、さらに高い放熱効果が得られる。
【００９２】
以下に、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例について、図１１を用いて説明する。
【００９３】
図１１は、本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例を示す部分断面図である。
【００９４】
図１１に示すように、第２の例の車両用前照灯装置６０は、第１の実施の形態の車両用前照灯１０のリフレクタ１１の外周壁部に形成した、例えば凹部とシート状の蓋部６２からなる流路６１を螺旋状に設けるものである。そして、流路６１にリフレクタ１１の透明カバー１４側から後部側に所定の冷却部５２を経由した冷却水をポンプ５３で循環させる構成である。
【００９５】
第２の例の車両用前照灯装置６０によれば、図９に示した車両用前照灯装置５０の場合と同様に、冷却部５２で冷やされた冷却水が、ポンプ５３によってリフレクタ１１の外周壁部に螺旋状に密閉して設けられた流路６１内を循環して流れる。それにより、リフレクタ１１の直接に強制水冷されて、半導体発光素子１５から基板１６を介してリフレクタ１１に伝達された熱を、非常に効率よく確実に放熱できる。
【００９６】
なお、車両用前照灯装置６０においても、リフレクタ１１の後部にヒートシンク１９を密着固定した車両用前照灯１８を用いてもよく、高い放熱効果が得られる。
【００９７】
（第４の実施の形態）
以下に、本発明の第４の実施の形態における車両用前照灯装置について、図１２を用いて説明する。
【００９８】
図１２は、本発明の第４の実施の形態における車両用前照灯装置を示す部分断面図である。
【００９９】
図９に示すように、車両用前照灯装置７０は、例えば第１の実施の形態の車両用前照灯１０のリフレクタ１１の外周を覆うように巻き付けられた、耐熱性・耐食性に優れ、熱伝導性のよい細線を、例えば１０〜１００μｍ間隔のメッシュ状に編んだシート７１を有するものである。そして、タンク７２に蓄えられた冷却水を、シート７１の所定位置、例えばリフレクタの外周部の上方に設けたノズル７３の供給し、ノズル７３を介してシート７１に滴下させる構成である。
【０１００】
これにより、タンク７２から供給された冷却水は、リフレクタ１１の外周を覆って巻き付けられた細線を編んだシート７１に滴下されて、毛細管現象によりシート７１の全体に広がる。そのとき、半導体発光素子１５（図示せず）からリフレクタ１１に伝達された熱により、シート７１内に含有された冷却水が蒸発する。その結果、蒸発する際に奪う気化熱によってリフレクタ１１が冷却される。これにより、冷却水の冷却部を設けない、簡単な構成でリフレクタ１１を冷却することができる。
【０１０１】
ここで、シート７１は、例えばステンレス鋼などのような、錆び難く、熱伝導性の良好な金属製であることが望ましいが、これに限られない。例えば耐熱性に優れた炭素繊維など不織布や織布を用いてもよい。このとき、シート７１をリフレクタ１１の外周の広い範囲に密着して巻き付けることが、放熱効果を高めるために好ましい。
【０１０２】
なお、車両用前照灯装置７０においても、リフレクタ１１の後部にヒートシンク１９を密着固定した車両用前照灯１８を用いてもよく、高い放熱効果が得られる。この場合、ヒートシンク１９の外周にもシート７１を巻き付けると、より放熱効果の高い車両用前照灯装置（図示せず）とすることができる。
【０１０３】
また、図１２に示すタンク７２を車両用前照灯１０よりも高い位置に設けることができる場合には、冷却水をタンク７２からノズル７３まで自然落下により導出させることができるが、タンク７２の位置を車両用前照灯１０よりも高くできない場合には、ポンプ（図示せず）を使用して冷却水を導出する必要がある。
【０１０４】
また、車両用前照灯装置７０を使用する車両がエアコンを装着したものであるとか、燃料電池車である場合には、エアコンや燃料電池から発生する水をタンク７２に補給する構成としてもよい。これにより、エアコンや燃料電池から排水として捨てられる水を有効に利用できるとともに、タンク７２に冷却水を補給する頻度が減り、特に燃料電池車においては、冷却水の補給をほとんど不要とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の車両用前照灯ならびにそれを用いた車両用前照灯装置は、高い放熱効果により、半導体発光素子の発熱による影響を少なくすることができる。その結果、省電力で、光出力の安定・長寿命化が求められるとともに、デザイン性向上のための小型化の要望が強い自動車などの各種車両用として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第１の例を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第２の例を示す断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第２の例の分解図
【図５】本発明の第１の実施の形態における車両用前照灯の第３の例を示す断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置を示す断面図
【図７】本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例を示す断面図
【図８】本発明の第２の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例を示す部分断面図
【図９】本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置を示す部分断面図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第１の例を示す部分断面図
【図１１】本発明の第３の実施の形態における車両用前照灯装置の第２の例を示す部分断面図
【図１２】本発明の第４の実施の形態における車両用前照灯装置を示す部分断面図
【図１３】従来の車両用前照灯の要部断面図
【符号の説明】
【０１０７】
１０，１８，２０，２５    車両用前照灯
１１，２１    リフレクタ
１２，２２    反射面
１３Ａ    平板部
１４    透明カバー
１５    半導体発光素子
１６    基板
１９，２６    ヒートシンク
２３Ａ    開口部
２４    金属板
３０，３５，４０，５０，５５，６０，７０    車両用前照灯装置
３１，３６    ハウジング
３２，３７    空気流路
３２Ａ，３７Ａ    前開口部
３２Ｂ，３７Ｂ    後開口部
３３    フィルター
４１    延長流路
４２    ラジエータ
４３    送風機
４４    通路
４５    側壁
５１    流路体
５２    冷却部
５３    ポンプ
５４    配管
５６    弾性壁
５７    圧電素子
５８，５９    弁
６１    流路
６２    蓋部
７１    シート
７２    タンク
７３    ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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