(57)【要約】【課題】車両の省エネルギー化を図る。【解決手段】光源と、前記光源を略焦点とする少なくとも１つの反射鏡を備えた車両用灯具において、前記光源下方に熱電変換モジュールを配置し前記光源点灯時の熱エネルギーを電気エネルギーとして回収可能とすることを特徴とする車両用灯具を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源を略焦点とする少なくとも１つの反射鏡と、配光制御のシェードを備えた車両用灯具において、前記光源下方に熱電変換モジュールを配置し前記光源点灯時の照明に用いられない放射エネルギーを電気エネルギーとして回収可能とすることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記光源が放電灯からなることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記熱電変換モジュールが、前記光源と一体に構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記熱電変換モジュールが、前記シェードの保持部と一体に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【請求項５】
前記シェード内面には前記光源の光束を前記熱電変換モジュールに向け反射する反射面が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えばヘッドランプなど車両用灯具に関するものであり、詳細には車両の省電力に貢献する車両用灯具の提供を目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に車両用灯具の従来例を示す。光源２として放電灯を用い、光源を略焦点とした反射鏡３により所定の配光をもって前方に光の照射を行うものである。またシェード４により、所定の配光制御を行うものである。
ここで、エネルギー効率の向上を成す場合、主に反射鏡による高効率、高精度の配光制御により雑光の発生を抑制し、光利用率の向上をもってエネルギー効率の向上を行うものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２２９１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、車両用灯具、特に前照灯、殊にすれ違い配光を要するものにおいては、前方上方への光照射を抑制すると同時に、灯具正面により多くの光照射を行う必要がある。多くの場合、この要求を満たすために、正面を明るく照らす構成を基本とし、これに上方照射光束を遮断するシェードを設ける設計を行なっている。
【０００５】
車両用灯具、特に前照灯においては、前方から前方下方を照射する構成を要するため、光源から発した光束は、まず上方に向かい、反射鏡で反射した後前方に照射される経路を多く経る。
【０００６】
光源に放電灯を用いる場合、放電灯の構成上の特性から、放電室内下方にハロゲン化合物などが沈降する傾向がある。放電灯を図のように横向きに配置した場合、下方に発する光束は黄色に着色される。前照灯として用いる場合、この着色は好ましくないため、放電灯を光源とする場合は下方に発する光束は利用されない構成が採用される。
【０００７】
このように車両用灯具には、光源下方への照射光など利用されない光束の存在があり、このためにエネルギー利用効率の向上に一定の限界が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記した従来の課題を解決するために、光源と、前記光源を略焦点とする少なくとも１つの反射鏡と、配光制御のシェードを備えた車両用灯具において、前記光源下方に熱電変換モジュールを配置し前記光源点灯時の放射エネルギーを電気エネルギーとして回収可能とすることを特徴とする車両用灯具を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明により車両の省エネルギーが達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る車両用灯具の第１の実施例示す断面図である。
【図２】本発明に係る車両用灯具の第２の実施例示す断面図である。
【図３】本発明に係る車両用灯具の第３の実施例示す断面図である。
【図４】本発明に係る車両用灯具の第４の実施例示す断面図である。
【図５】車両用灯具の従来例を示す断面図である。
【実施例】
【００１１】
図５は従来の車両用灯具の一例を示すものである。車両用灯具は光源として放電灯を用い、放電灯から発する光束を反射鏡により灯具前方に照射する構成となっている。
【００１２】
放電灯は前後から放電室に電極を挿入する構造を備える。前方の電極に接続するための電力線が、放電灯下方を通り放電灯前方に達している。電力線が放電灯下方を通る理由は、前記したように放電灯下方に放射される光が着色されているため前照灯光源としては好ましくなく、このため放電灯下方への放射光を利用しないことを前提としているためである。下方以外の方位に電力線を配置するとその位置で光源光を遮蔽してしまい、結果として前方照射光量の低下をもたらす。
【００１３】
放電灯前方には、灯具前方上方への光照射を遮蔽するシェードを設けている。このシェードはすれ違い配光を実現するにあたり必要とされるものである。シェードは放電灯下方の支持部により、反射鏡に対して固定されている。従来例構造においては、シェードにより光源光の一部を遮蔽することですれ違い配光を実現している。シェードの光源側には、シェードによる反射を要因とする雑光が発生することを防ぐため黒色の表面処理が施される。黒色の表面処理は印刷であっても表面改質であっても黒色部品の取り付けであっても構わない。シェードは光源光を吸収することで光エネルギーを熱に変換し高熱を帯びる。
【００１４】
図１は本願第１の実施例を示す図である。従来例と同じ構成に対しては同じ符号を付している。従来例と異なる点は、放電灯下方に熱電変換モジュールを光源の構成物と一体に、具体的には放電灯と同一のソケットに固定して設けている点である。
【００１５】
熱電変換素子は、ゼーベック効果で知られるｐ型とｎ型の熱電変換材料接合面における温度差により生じる起電力を利用するもので、温度差のある条件下で発電を行うことが可能な素子である。例えばＢｉ２Ｔｅ３を主成分とした熱電変換材料は大きなゼーベック係数と出力因子とを有し、熱電変換の効率が良いためよく用いられている。熱電変換材料は、Ｂｉ２Ｔｅ３主成分のものに限らない。例えば３ｄ遷移金属を含む複合酸化物からなることを特徴とする熱電変換材料も知られている（特開平９−３２１３４６号公報）
【００１６】
これら熱電変換素子は集積し熱電変換モジュールとすることでより容易に利用することもできる。熱電変換モジュールは、多数の熱電変換素子を電極を備えた一対の基板間に挟持した構造を備える。一対の基板はそれぞれ熱伝導率の高い材料により構成され、基板に生じた熱勾配が速やかに基板全体に波及し、熱電変換素子を効率良く動作させる。
【００１７】
放電灯が点灯すると、放電室内に生じる放電現象により、多量の赤外線を含む放射エネルギーが生じる。この放射エネルギーにより放電灯に面した部品は高熱を帯びる。
【００１８】
放電灯下方に設けられた熱電変換モジュールは、放射エネルギーにより加熱され、高温を帯びる。放電灯近傍においては、放射エネルギーにより熱電変換モジュールの表面温度は６００℃から７００℃に達する。
【００１９】
これに対して熱電変換モジュールの放電灯に面していない側は、放射される光を受けないため加熱されず、比較的低温に留まる。この部位の温度は１００℃から１５０℃になる。
【００２０】
熱電変換モジュール内では、熱電変換素子の光源側と非光源側に熱勾配が生じ、起電力を生じる。この起電力を電気エネルギーとして外部に取り出すことで、灯具の非利用光エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。
【００２１】
放電灯下方は不要光の放射領域であるため、熱電変換モジュールを配置することで灯具本来の機能は損なわれない。
【００２２】
なお、放電灯下方には、放電室前方の電極に給電するための電力線が配置されているため、熱電変換モジュールは電力線を避けて配置すべきである。この場合、熱電変換モジュールは電力線と放電室の間に配置する構成であっても、熱電変換モジュールと電力線が放電室に対してほぼ同距離となるよう配置し電力線を挟んで２体の熱電変換素子を配置する構成でも、放電室と熱電変換モジュールの間に電力線が配置される構成でも構わない。熱電変換モジュールの動作のためには最も高温の得られる、最も放電室に近い構成がより好ましい。
【００２３】
図２は本願発明の第２の実施例を示す図である。第１の実施例に対し熱電変換モジュールの配置位置が異なっている。
【００２４】
第１の実施例で熱電変換モジュールは放電灯と同一のソケットに固定され一体の構造物として構成されている。これに対して第２の実施例では熱電変換モジュールはシェード支持部と一体となる構成を採っている。放電灯からの距離が離れるため、単位面積当たりのエネルギー受容量の現象、熱電変換モジュールの表面温度の低下などの条件変化が生じるが、放電灯自体を汎用品から採用可能であるため、より低コストでの構成が可能となる。
【００２５】
実施例２においても、放電灯下方は不要光の放射領域であるため、熱電変換モジュールを配置することで灯具本来の機能は損なわれない。
【００２６】
図３は本願発明の第３の実施例を示す図である。第１、第２の実施例に対して、熱電変換モジュールの配置が異なる。
第３の実施例において、熱電変換モジュールはシェード支持部下方に設けられている。
【００２７】
第２の実施例の構成は、シェード支持部の重量が増加するため、シェード支持部基礎に堅牢な構造を用いないと、走行中にシェード自身が揺動することで照射光配光の揺動を生じうる。
【００２８】
これに対して第３の実施例では、熱電変換モジュールを光源、シェードとは別体として、反射鏡と連続した面内に配置することで、放電灯に変更を伴わず、シェードの設計に変更を伴わずに効果を奏することを可能とする。但し放電灯からの距離が離れるため単位面積当たりのエネルギー受容量の現象、熱電変換素子の表面温度の低下などの条件変化が生じうる。
【００２９】
図３は断面図であるため熱電変換モジュールがより放電灯近くに配置されるよう記載されているが、放電灯下方以外の反射鏡は、従来設計と変える必要はない。また熱電変換モジュールと反射鏡は一体とする構成としても別体とする構成としても構わない。一体とした場合は組立部品点数の低減によるコスト低減や、反射鏡を熱伝導体として機能することが可能となる。別体とした場合は反射鏡重量に熱電変換素子が加わらず、従来設計に沿い灯具設計を行うことが可能となる。また熱電変換モジュール単独の熱サイクル機構を他要素の影響を考慮せず構成可能となる。
【００３０】
実施例３においても、放電灯下方は不要光の放射領域であるため、熱電変換モジュールを配置することで灯具本来の機能は損なわれない。
【００３１】
図４は本願発明の第４の実施例を示す図である。図４は図３の第３の実施例に対して第４の実施例を適用した例であるが、第１、第２の実施例に対して適用しても構わない。
【００３２】
第４の実施例は、シェード内面に光源光を熱電変換モジュールに向け反射する反射面を設けたことを特徴とする。シェード内面の反射鏡が光源を略焦点とする放物面であれば、熱電変換素子に向け略平行光を照射することができる。また正確に放物面でなくとも、図４に示すようにシェードに達する光束を熱電変換モジュールに向け反射する形状であれば反射面形状はどのようなものでも構わない。
【００３３】
シェード内面の反射を熱電変換素子に向け反射することで、放電灯の下方に向かう光束に加え前方上方に向かう光束のうち非利用領域の光束を熱電変換モジュールに照射することでエネルギー回収に用いることができる。特に実施例３の構成は、実施例１の構成と比較したときに熱電変換モジュールの表面温度が低くなる傾向があるため、実施例４の構成によりより多くの放射エネルギーを熱電変換モジュールに照射することでエネルギー回収密度の向上が期待できる。
【００３４】
前記実施例では、光源として放電灯を用いた。これは放電灯が殊に高熱を発する光源であることが理由であるが、光源は放電灯に限らない。熱電変換モジュールの光源側を加温することが可能な光源であれば光源の種類は問わない。白熱電球でも構わない。光源が光半導体であって赤外線成分をほとんど含まない場合であっても、小型化しかつ高輝度化した場合や、熱電変換モジュール表面に可視光を赤外線へ波長変換を行うたとえば蛍光体や回折格子を配することで、不要光成分の熱変換が有意に回収可能となる可能性もあり、この場合本願発明の適用は可能である。
【００３５】
前記実施例の構造に加え、熱電変換モジュールの非光源側に、非光源側の表面温度を低下させる構成を付加することで熱電変換モジュールの温度勾配を大きくしより高効率のエネルギー回収を図ることができる。
【００３６】
表面温度を低下させる構成の例として、熱電変換素子の非光源側にヒートパイプの一端を設け、ヒートパイプの他端を灯具外部に設け、灯具外部において放熱を行う構成としもって熱電変換素子の非光源側面の温度低下をもたらす構成や、灯具外部に露出するヒートシンクを熱電変換モジュールの非光源側に取り付ける構成が好適に採用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は車両用灯具に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１……車両用灯具
２……光源
３……反射鏡
４……シェード
５……放電室
６……電極
７……電力線
８……熱電変換モジュール
９……熱電変換素子
【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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