本稿は、「IEICE Electronics Express」に掲載された論文「Thermal management technology of high-power light-emitting diodes for automotive headlights」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨 (Abstract): 高出力LED（Light-Emitting Diodes）の放熱問題は、自動車用ヘッドライトへの応用を制限しています。LEDヘッドライト冷却のための熱需要は、熱伝達理論に基づいて分析されます。本研究では、温度フィードバック制御とヒートパイプおよびヒートシンクを組み合わせた能動的な放熱技術を提案します。対応するハードウェアおよびソフトウェア制御プロセスが設計されています。温度フィードバック制御は、合成ジェットデバイスの動作プロセスを判断・制御するMCU（Micro Control Unit）によって実現されます。ヒートパイプラジエーターの3DモデルはCATIAを用いて構築されます。このモデルは、流体熱力学シミュレーションソフトウェアFLOEFDを用いて最適化されます。最後に、サンプルランプを作製し、赤外線サーモメーターで試験します。各LED光源およびラジエーターフィンの温度分布を定量的に測定・分析します。これらの結果は、熱管理システムの設計と提案された技術が、周囲温度50°Cの条件下で高出力LED自動車用ヘッドライトの放熱問題を実際に解決することを確認するものです。 3. 緒言 (Introduction): 発光ダイオード（LED）は、小型、長寿命、低エネルギー消費、耐振動性、高速起動時間、環境親和性といった利点から、自動車用照明への応用が拡大しています。高出力・高輝度の白色LEDは、自動車用ヘッドライトの有力な候補となり、「第4世代」の光源として位置づけられています。しかし、LEDの電気光学変換効率が低いと、入力電力の大部分が熱に変換され、接合部温度が上昇します。高い接合部温度は、量子効率の低下、波長シフト、短寿命、さらには致命的な故障といった信頼性の問題を引き起こす可能性があります。したがって、適切な熱管理は、高効率照明システム、特にエンジンルーム近くの過酷な環境で作動し、高い密閉性、耐衝撃性、高温での安定性、そして限られたスペース内での動作が要求される自動車用ヘッドライトにLEDを採用する上で極めて重要です。効果的な熱設計は、LEDヘッドライトの正常な動作を保証し、性能を向上させるために不可欠です。 4. 研究の概要 (Summary of the study): 研究テーマの背景 (Background of the research topic): 自動車用ヘッドライト向けに有望視されている高出力LEDは、大量の熱を発生させます。この熱が効果的に管理されない場合、LEDの接合部温度が上昇し、性能低下や寿命短縮につながります。自動車用ヘッドライトは、高い周囲温度や限られたスペースといった厳しい条件下で作動するため、熱管理は特に困難な課題です。 先行研究の状況 (Status of previous research): LEDの熱管理については、フィンヒートシンク[17]やヒートパイプ[18]といった受動的冷却システム、能動的冷却システム[15, 16]など、様々な手法が研究されてきました。その他、マイクロチャネルヒートシンク[12, 13]、マイクロジェットアレイ冷却[21, 22]、電気流体力学的アプローチ[23]、熱電冷却[24]、MEMS技術を用いた相変化現象[25]、圧電ファン[26]といった先進的な手法も存在します。しかし、これらの戦略は、複雑な設計プロセス、信頼性の問題、コストの問題、あるいは冷却能力の不足を伴うことが多く、特に自動車用LEDヘッドライトの厳しい要求に対する実用化や普及の妨げとなっています。 研究の目的 (Purpose of the study): 本研究の目的は、高出力LED自動車用ヘッドライトの冷却要件を満たすために、温度フィードバック制御による放熱と組み合わせた効果的な冷却構造を設計することです。高出力LEDヘッドライトの応用と普及を制限している放熱問題を解決することを目指します。 研究の核心 (Core
この論文の要約は、MDPI発行の「Advances in Metal Casting Technology: A Review of State of the Art, Challenges and Trends—Part II: Technologies New and Revived」に基づいて作成されました。 1. 概要: 2. 抄録または序論 本稿は、Special Issue「Advances in Metal Casting Technology」のために書かれた社説の第2部であり、2022年11月に発表されたパートIを基にしています。パートIでは、グローバルな金属鋳造産業の概要を示し、e-モビリティやギガキャスティング技術の出現、鋳造産業への環境負荷低減圧力など、市場と製品の変化を強調しました。パートIIでは、視点を変え、業界内の技術開発を検討し、一般的なトレンドまたは先行する課題への対応として分類し、「新規技術と再活性化技術の両方」を網羅的に議論します。網羅的な記述は不可能であることを認めつつも、本レビューは「読者にさらなる研究のための出発点を提供する」ことを目指しています。最終章では、Special Issueへの寄稿を、議論された技術分野の文脈において位置づけます。パートIと同様に、著者の専門分野である「アルミニウム合金の高圧ダイカスト（HPDC）」に偏っている可能性があることをご了承ください。 3. 研究背景: 研究トピックの背景: 金属鋳造業界は、「e-モビリティ、ギガキャスティング技術の出現、鋳造業界への環境負荷低減圧力[1]」など、市場と製品の変化によって変化の時代を迎えています。これらの進化する要求は、分野における技術進歩の再検討を必要としています。「ガー Gartner hype cycle [2-4]」のような技術中心のモデルや、「コンドラチエフ波とその関連[5]」のような経済レベルの観察など、技術進化の周期的な性質は、新規技術と再活性化技術の両方を定期的に再評価することの重要性を強調しています。 既存研究の現状: 以前に発表された本論説のパートIでは、鋳造業界に影響を与える「変化する市場と境界条件」についてすでに「本稿のパートIで議論」しています。既存の研究には、グローバルな金属鋳造のトレンドの概要や、ギガキャスティングのような特定の技術の分析が含まれます。「半凝固金属加工」のような特定の技術への学術的および産業界の関心は、「図2」に示すように、Google ScholarやScopusのようなデータベースの出版トレンドによって証明されています。しかし、特に現在の業界の課題の文脈において、新規技術と再活性化技術の両方に焦点を当てた包括的なレビューが必要です。 研究の必要性: 「鋳造業界への環境負荷低減圧力の増大[1]」と、e-モビリティのような新しい市場の要求への適応は、鋳造所が高度な技術を探求し採用する「必要性」を生み出しています。本レビューは、この必要性に対応するために、「新規技術と再活性化技術の両方」の概要を提供し、「読者にさらなる研究のための出発点を提供」し、戦略的な技術採用の意思決定を支援することを目的としています。さらに、「新しいアイデア、新しい市場ニーズ、または制限特許の失効」により「技術の再出現」の可能性と技術の周期的な性質を理解することは、長期的な業界競争力にとって重要です。 4. 研究目的と研究課題: 研究目的: 本レビューの主な「目的」は、「業界内の技術開発を、一般的なトレンドまたは先行する課題への対応として見ることができる技術開発、言い換えれば、本稿では新規技術と再活性化技術の両方について議論する」ことを検討し、要約することです。専門家レベルのハンドブック概要をこれらの技術について提供し、金属鋳造における現在の最先端技術の文脈において位置づけることを目指しています。第二の目的は、Special Issue「Advances in Metal Casting Technology」への寄稿を、議論されたより広範な技術的展望の中に位置づけることです。 主な研究: 本レビューで探求される「主な研究」分野は以下の通りです。
![Fig. 5. STRATFLY MR3 Hypersonic vehicle concept by Fusaro et al. [78].](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-1638-570x342.webp)
