JP2009087620A - 車両用ヘッドライト - Google Patents

Abstract

【課題】車両用ヘッドライトにおいて、装置の大型化や重量の増加を防止しつつ放熱性の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】ハウジングに収納される光源と、前記ハウジングの外に配置される放熱部材と、一端が前記光源へ接続され、他端が前記放熱部材へ接続されるフレキシブルな熱伝導部材と、を備える車両用ヘッドライトとする。
【選択図】図２

Description

本発明は車両用ヘッドライトに関する。詳しくは、車両用ヘッドライトの放熱機構の改良に関する。

車両用ヘッドライトには高照度の光が必要であり、これに伴い発熱量が大きくなるため、熱対策が重要となる。発光装置の熱対策の一つとして、ヒートパイプを利用したものがある。例えば、特許文献１には、入熱部がハウジング内の光源へ接続され、放熱部がハウジング外のヒートシンクに接続されるヒートパイプを備えた発光装置が開示されている。この発光装置では、光源で発生する熱をヒートパイプによりハウジング外に放出する。また、特許文献２には、ループ状のヒートパイプを利用して光源の熱をハウジング外部に放出する発光装置が開示されている。

特開２００６−１０７８７５号公報 特開２００６−１６４９６７号公報

車両用ヘッドライトでは光軸の角度調整が必要となるが、上記文献に開示されるヒートパイプを採用すれば、各部材の位置が固定されるため、光軸の角度調整を行うには装置全体の設置角度を変更しなければならない。このような設置角度の変更は煩雑な作業を伴う。また、一旦組み付けた後に光軸の角度調整を行うことは困難である。
一方、ヒートパイプは一般的に、内部に毛細管（ウィック）を有するパイプ状構造を有し、ヒートパイプの内部には少量の作動液（代替フロン、水など）が真空封入されている。このようなヒートパイプを使用することは装置の大型化や重量の増加の一因となっていた。
そこで、本発明は、車両用ヘッドライトにおいて、放熱性の向上を図るとともに光軸の角度調整を容易にすることを一つの課題とする。装置の大型化や重量の増加を防止しつつ放熱性の向上を図ることをもう一つの課題とする。

本発明は以上の課題の少なくとも一つを達成するために、以下に示す車両用ヘッドライトを提供する。即ち、
ハウジングに収納される光源と、
前記ハウジングの外に配置される放熱部材と、
前記光源の熱を前記放熱部材へ伝導するフレキシブルな熱伝導部材と、
を備える車両用ヘッドライトとする。

本発明の車両用ヘッドライトでは、光源の熱は熱伝導部材を介してハウジング外に設けられる放熱部材へ伝播し、ハウジング外に放出される。熱伝導部材はフレキシブルであるため、光源の設置角度の変化に追従して熱伝導体が変形することができる。これにより、組み付け後であっても光源の設置角度を変更して光軸の角度調整をすることが容易となる。

以下、本発明の発光装置における構成要素について詳細に説明する。（光源） 光源の種類は特に限定されないが、ＬＥＤランプであることが好ましい。ＬＥＤランプは、小型で、振動、衝撃に強いなどの利点を有するからである。ＬＥＤランプのタイプは特に限定されず、砲弾型、ＳＭＤ型等、種々のものを採用できる。ＬＥＤランプの発光色は特に限定されず、白色、青色、赤色、緑色など所望の発光色のＬＥＤランプを使用できる。複数のＬＥＤランプを光源として使用してもよい。

銅、アルミなどの金属製やセラミック製などの熱伝導性の高い実装基板を利用したＬＥＤランプを使用することが好ましい。光源の熱を熱伝導部材に効率的に伝播させることができるからである。光源はハウジングに収納される。なお、ハウジングはさらに、反射板（リフレクタ）、アウターレンズを備えていても良い。
光源が取り付けられる熱伝導性の台座を使用して、後述の熱伝導部材の一端が該台座に接続され、熱伝導部材の他端が後述の放熱部材に接続されることが好ましい。光源が安定して取り付けられるとともに、光源の熱が効率的に熱伝導部材に伝播して、放熱部材から放出されるからである。台座の材質は、銅、アルミなどの金属や、セラミックなどを採用することができる。光源としてＬＥＤランプを使用する場合は、ＬＥＤチップの実装基板の裏面の略全体に台座が接するようにするとよい。光源の熱をより効率的に熱伝導部材へ伝播させるためである。

（放熱部材）
本発明で使用される放熱部材は、ハウジングの外側に設けられる。放熱部材の構成は特に限定されず、例えば熱伝導性の高い金属製フィンを複数個備えるヒートシンクとすることができる。放熱部材の大きさは、必要とされる熱容量を考慮して決定できる。また、車両フレームや車両のラジエータなどの熱容量の大きい部材を本発明の放熱部材として利用しても良い。

（熱伝導部材）
熱伝導部材は光源の熱を放熱部材に伝導する。熱伝導部材はフレキシブルであって、その材質は、グラファイトシートなどを採用することが好ましい。グラファイトシートは、熱伝導率が高く、かつフレキシブルであり、取り扱いが容易だからである。なお、ここでいう「フレキシブル」とは、柔軟性を備え、湾曲、屈曲、又は伸縮させることが容易な性質をいう。熱伝導部材はフレキシブルであるために、光源の設置角度の変更に追従して、熱伝導部材の一部が湾曲、屈曲、捩れ、伸長または収縮などの変形をする。熱伝導部材は、光源と放熱部材との間にたるませた状態で取り付けられる。ここでいう「たるませた状態」とは、熱伝導部材における光源との接点から放熱部材との接点までの長さが、光源から放熱部材までの距離よりも長く、熱伝導部材の少なくとも一部が撓んでいる状態を指す。このように熱伝導部材をたるませることにより、光源の設置角度の変更に追従して熱伝導部材が変形する際に熱伝導部材へ不要な張力（テンション）がかかることが防止される。これにより、熱伝導部材の破損や脱落が防止される。熱伝導部材の形状は特に限定されないが、上述のたるみを設けるために十分な長さを備えることが好ましい。熱伝導部材を複数個使用して、複数箇所に設けてもよい。例えば、２枚のグラファイトシートを使用して２箇所に設けることとしてもよい。熱伝導部材の使用数は、使用する熱伝導部材の材質及びその熱伝導率や光源の種類に応じて決めることができる。グラファイトシートの熱伝導率は面方向に約４００Ｗ/ｍｋ〜１７００Ｗ/ｍｋであり、例えば、３つのＬＥＤランプに対して、グラファイトシートを一枚使用することができる。

本発明の一実施態様では、車両ハンドルの操舵角に応じて光源の設置角度を変更する光軸調整機構を備える。光軸調整機構により、車両の進行方向をヘッドライトが積極的に照明することとなり、運転者の視認性が向上する。本発明における光軸調整機構は公知の機構を採用することができ、例えば、車両ハンドルの操舵角に応じて、モータ駆動力により光源又は光源が取り付けられる台座を、所定の方向に傾斜又は回転させる機構とすることができる。
以下に本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例である車両用ヘッドライト１の斜視図を図１に示し、車両用ヘッドライト１の縦断面図を図２に示す。図１に示すようにヘッドライト１はアウターレンズ２と光源ユニット３を備える。図２に示すように、ハウジング２０内に
光源ユニット３、グラファイトシート４、光軸調整機構５が収納されている。一方、ハウジング２０の背面側にはヒートシンク６が設けられる。光源ユニット３はＬＥＤランプ３１、台座３２、リフレクタ３３及びレンズ３４を備える。光源２１は表面実装型の白色発光ＬＥＤランプである。台座３２は放熱性を考慮してアルミ、銅などの熱伝導率の高い金属製であって、台座３２の上面にＬＥＤランプ３１が配設される。リフレクタ３３はＬＥＤランプ３１の光放出側に設けられ、その形状はドーム状であってアウターレンズ２側に拡径して開口している。リフレクタ３３の内側面は反射面となっている。レンズ３４はリフレクタ３３のアウターレンズ２側に設けられる。ＬＥＤランプ３１の光はリフレクタ３３により反射され、レンズ３４を透過してアウターレンズ２側に進行する。

ＬＥＤランプ３１、台座３２、グラファイトシート４、光軸調整機構５及びヒートシンク６を抜き出して、その斜視図を図３に示す。ヒートシンク６は、アルミ製であって、図３に示すように、立方体の基部６１と基部６１に上下方向に立設される複数個のフィン６２を備える。ヒートシンク６は、基部６１の底面６３がハウジング２０の内側に露出し、フィン６２がハウジング２０の後方に露出するように、ハウジング２０背面の開口部に貫設されている（図２参照）。なお、ハウジング２０背面の開口部とヒートシンク６の間には防水パッキン（図示せず）が取り付けられており、ハウジング２０内へ水等が浸入することが防止される。また、アウターレンズ２の全縁部がハウジング２０へ溶着されている。これらにより、ハウジング２０内は防水状態に保たれている。
グラファイトシート４は長さ約５０ｍｍ、幅５０ｍｍのシート形状を有する。グラファイトシート４の一端はアルミ板４１と台座３２に挟持されるように、ボルト４２により台座３２から下方に延出した延出部３２１に取り付けられている（図２参照）。なお、グラファイトシート４は、グラファイトシート４の平面部４０が後述の光軸調整機構５の回転シャフト５１の軸方向と平行となるように台座３２の延出部３２１に取り付けられている（図３参照）。一方、グラファイトシート４の他端は、図３に示すようにアルミ板４３と底面６３に挟持されるように、ボルト４４によりヒートシンク６の底面６３に取り付けられている。なお、グラファイトシート４は十分にたるませた状態で台座３２の延出部３２１とヒートシンク６の底面６３に取り付けられている。また、グラファイトシート４の表面には傷つき防止のためのコーティングが施されている（例えば、ポリイミド樹脂によるコーティングが施されている）。なお、台座３２を厚肉としてその側面にグラファイトシート４を取り付けても良い。また、グラファイトシート４を複数使用しても良い。この場合、グラファイトシート４のヒートシンク６側の一端は、ヒートシンク６の底面６３の左右上下の異なった位置に取り付ければ放熱効果が向上する。

光軸調整機構５は回転シャフト５１、モータ駆動部５２を備える。回転シャフト５１の上端は台座３２と連結しており、回転シャフト５１の下端はモータ駆動部５２に接続されている。モータ駆動部５２は制御回路（図示せず）に接続されており、車両ハンドルの操舵角に応じて駆動するように制御されている。なお、車両用ヘッドライト１にはエイミングスクリュー７が設けられ、これによってもハウジング２０の外部から光源ユニット３の光軸３１の角度調整が可能となっている。

次に車両用ヘッドライト１の放熱態様について説明する。ＬＥＤランプ３１は熱伝導率の高い金属製の台座３２に取り付けられており、ＬＥＤランプ３１の熱は台座３２に伝播する。台座３２に伝播した熱は台座３２の延出部３２１に取り付けられたグラファイトシート４の一端へ伝播し、さらにグラファイトシート４の他端からヒートシンク６に伝播する。ヒートシンク６に伝播した熱はハウジング２０の外側に露出したフィン６２からハウジング２０の外部に放出されることとなる。グラファイトシート４は熱伝導率が高いため、ＬＥＤランプ３１の熱が効率的にヒートシンク６へ伝播されて、高い放熱効果を奏する。グラファイトシート４は薄いシート状であって軽量であるため、装置全体が小型及び軽量に構成される。さらにグラファイトシート４はコーティング（例えば、ポリイミド樹脂のコーティング）によってその強度が高められているため、取り扱いが容易であり、取り付け作業性も高い。

次に車両用ヘッドライト１の光軸３５の角度調整について説明する。まず車両用ヘッドライト１の取り付け時には、エイミングスクリュー７を回転させて光源ユニット３をアウターレンズ２側へ押し込む又はハウジング２０背面側へ引き込むことにより、光源ユニット３の設置角度を変更して光軸３５の角度調整が行われる。一方、取り付け後には光軸調整機構５により、車両ハンドルの操舵角に応じてモータ駆動部５２が回転シャフト５１を軸方向に回転させる。回転シャフト５１の上端は台座３２に接続されており、回転シャフト５１が回転することにより、光源ユニット３全体の設置角度が変更される。これにより、光軸３５の角度調整が行われることとなる。以上の光軸３５の角度調整において、光源ユニット３の設置角度が変更されることに伴って、グラファイトシート４が変形する。グラファイトシート４はフレキシブルであり、十分たるんだ状態で設置されているため、光源ユニット３の設置角度が変更されると、これに追従してグラファイトシート４が変形することでグラファイトシート４自体や他の部材に過剰なテンションがかけることがなく、車両用ヘッドライト１全体の設置位置を変更することなく、光軸３５の角度調整を容易に行うことができる。このように車両用ヘッドライト１では車両ハンドルの操舵角に応じて光軸３５の角度調整をすることにより、車両の進行方向を積極的に照明して、運転者の視認性を向上することができる。

本発明の車両用ヘッドライトは、様々な車両のヘッドライトにその利用が図られる。

図１本発明の実施例である車両用ヘッドライト１の斜視図である。 図２は車両用ヘッドライト１の縦断面図である。 図３は車両用ヘッドライト１の一部斜視図である。

符号の説明

１ ヘッドライト
２ アウターレンズ
２０ ハウジング
３ 光源ユニット
３１ ＬＥＤランプ
３２ 台座
３３ リフレクタ
３４ レンズ
３５ 光源
４ グラファイトシート
４１、４３ アルミ板
４２、４４ ボルト
５ 光軸調整機構
５１ 回転シャフト
５２ モータ駆動部
６ ヒートシンク
６１ 基体
６２ フィン
７ エイミングスクリュー

Claims (5)

1. ハウジングに収納される光源と、
   前記ハウジングの外に配置される放熱部材と、
   前記光源の熱を前記放熱部材へ伝導するフレキシブルな熱伝導部材と、
   を備える車両用ヘッドライト。
2. 前記熱伝導部材はグラファイトシートからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドライト。
3. 前記光源が取り付けられる熱伝導性の台座をさらに備え、
   前記熱伝導部材の一端が前記台座に接続され、前記熱伝導部材の他端が前記放熱部材に接続される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ヘッドライト。
4. 車両ハンドルの操舵角に応じて前記光源の設置角度を変更する光軸調整機構を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用ヘッドライト。
5. 前記光源はＬＥＤランプである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用ヘッドライト。

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