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発明の名称 車両用LED灯具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−220618(P2007−220618A)
公開日 平成19年8月30日(2007.8.30)
出願番号 特願2006−42726(P2006−42726)
出願日 平成18年2月20日(2006.2.20)
代理人 【識別番号】100062225
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
発明者 高瀬 真樹 / 長澤 理之
要約 課題
LEDを光源とする車両用LED灯具において、LEDの自己発熱の放熱性を高めることによってLEDの温度上昇を抑制し、よってLEDの発光効率の低下が低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる車両用LED灯具を提供することにある。

解決手段
前面レンズ1とハウジング2と固定放熱体3とで灯室4を形成し、固定放熱体3は第一のヒートシング部10を灯室4内に、第二のヒートシング部11を灯室外に位置させた。更に、灯室4内にはLED光源16を支持すると共に、リフレクタ18、投影レンズ21等からなる光学系と第三のヒートシンク部13とを備えた灯具ユニット12がエイミングネジ22を介してエイミング調整が可能な状態に支持されている。LED光源16で発生した熱は順次第三のヒートシンク部13、第一のヒートシンク部10を経て第二のヒートシンク部11の放熱フィン23から大気中に放散される。
特許請求の範囲
【請求項1】
少なくとも前面レンズと、ハウジングと、該ハウジングと互いに直接接触した状態で連結された固定放熱体とによって灯室が形成され、前記固定放熱体の第一のヒートシンク部が前記灯室の内部に、第二のヒートシンク部が前記灯室の外部に夫々位置しており、
少なくとも1つのLED光源と、前記LED光源から出射された光の光路を制御する光学系と第三のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットが前記灯室の内部に支持されていることを特徴とする車両用LED灯具。
【請求項2】
前記第一のヒートシンク部は前記第三のヒートシンク部の上方に位置していることを特徴とする請求項1に記載の車両用LED灯具。
【請求項3】
前記灯具ユニットはエイミング機構によって傾動可能に支持されていることを特徴とする請求項1または2のいずれか1項に記載の車両用LED灯具。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はLEDを光源とする車両用LED灯具に関する。
【背景技術】
【0002】
発光ダイオード(以下、「LED」と称する)は温度上昇によって発光効率が低下するという特性を有している。LEDの温度上昇の要因は、LEDの点灯時の自己発熱や高温環境下に晒された場合等が考えられる。
【0003】
一方、LEDは各種ランプに比較して一般的に小型、低消費電力、長寿命等の利点を有しており、従来この利点を利用してハイマウントストップランプ、ストップアンドテールランプ、方向指示灯等の車両用灯具の光源として使用され、近年ではLEDを光源とする車両用前照灯の提案・開発もなされている。
【0004】
車両用灯具は一般的に前面レンズとハウジングとによって構成された灯具の内部(灯室内)が密閉環境として形成されており、灯室内に支持されたLEDを点灯すると、LEDの自己発熱と該自己発熱による灯室内の温度上昇分との相乗作用によってLED自体の温度が著しく上昇し、その結果LEDの発光効率が低下することによって灯具の照射光量が低減すると共に、極端な場合には灯具に要求される配光性能や配光規格を満足しなくなる可能性も有している。
【0005】
また、灯室内の温度がLEDの動作温度範囲の定格よりも高くなるとLEDの点灯が不可能となり、灯具としての機能を果すことができなくなる場合もある。
【0006】
そこで、上記問題の発生を抑制するような車両用前照灯の提案がなされている。それは図4に示すように、透明カバー51と、ランプボディ52と、鉛直パネル部53、ユニット支持部54及びヒートシンク部55が一体化された支持ブラケット56と、ソケットカバー57とで車両用前照灯50の灯室58を形成し、前照灯50の灯室58内には支持ブラケット56の鉛直パネル部53及びユニット支持部54が位置し、ヒートシンク部55は前照灯50の灯室58外に延出している。
【0007】
そして、前照灯50の灯室58内に位置した支持ブラケット56のユニット支持部54には半導体発光素子59とリフレクタ60と光制御部材61とが固定され、光制御部材61は投影レンズ62を支持している。
【0008】
上記構成の、半導体発光素子59を光源とする車両用前照灯50においては、半導体発光素子59の点灯時の自己発熱は、熱の良導体である材料によって形成された支持ブラケット56のユニット支持部54からヒートシンク部55まで伝導されて移動し、ヒートシンク部55で灯室58外に放散される。これにより、半導体発光素子59点灯時の半導体発光素子59自体の温度上昇を抑制するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2005−141917号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記従来の車両用前照灯50においては、ランプボディ52と支持ブラケット56のヒートシンク部55とが柔軟性を有する材料で形成されたソケットカバー57を介して連結されており、エイミング調整で支持ブラケット56が傾動したときに、その傾動による変位でソケットカバー57が変形して変位を吸収し、固定されたランプボディ52には変位力が加わらないような構成となっている。
【0010】
ところで、ヒートシンク部55は、ヒートシンク部55の外気(空気)と接する部分の全表面の放熱面積が大きいほど放熱効率が高くなり、放熱効果も良好となる。換言すると、ヒートシンク部55の大きさが放熱効率に関係することになるが、従来の車両用前照灯50の場合、ソケットカバー57があることによってヒートシンク部55の配置範囲が該ソケットカバー57によって限定されることになる。そのため、ヒートシンク部55の大きさに制約が加わるために十分な放熱効率が得られないものとなっている。
【0011】
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、LEDを光源とする車両用LED灯具において、LEDの自己発熱の放熱性を高めることによってLEDの温度上昇を抑制し、よってLEDの発光効率の低下が低減されて所定の照射光量を確保することが可能となる車両用LED灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、少なくとも前面レンズと、ハウジングと、該ハウジングと互いに直接接触した状態で連結された固定放熱体とによって灯室が形成され、前記固定放熱体の第一のヒートシンク部が前記灯室の内部に、第二のヒートシンク部が前記灯室の外部に夫々位置しており、
少なくとも1つのLED光源と、前記LED光源から出射された光の光路を制御する光学系と第三のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットが前記灯室の内部に支持されていることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記第一のヒートシンク部は前記第三のヒートシンク部の上方に位置していることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項1または2のいずれか1項において、前記灯具ユニットはエイミング機構によって傾動可能に支持されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明の車両用LED灯具は、少なくとも前面レンズとハウジングと該ハウジングと互いに面接触した状態で連結された固定放熱体とによって灯室を形成し、固定放熱体の第一のヒートシンク部を灯室の内部に、第二のヒートシンク部を灯室の外部に位置させ、LED光源で発生した熱が、LED光源と、LED光源から出射された光の光路を制御する光学系と第三のヒートシンク部とを備えた灯具ユニットの第三のヒートシンク部および第一のヒートシンク部を順次経て第二のヒートシンク部の放熱フィンから大気中に放散されるようにした。
【0016】
その結果、灯室外に位置してLED光源で発生した熱を大気中に放散する固定発熱体の第二のヒートシンクの大きさをハウジングの外周寸法近傍まで大きくすることが可能となり、第二のヒートシンク部の放熱フィン全表面の放熱面積が拡大することによって放熱効率が高まり、LED光源の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を低減することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、この発明の好適な実施形態を図1から図3を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。
【0018】
図1は本発明の車両用LED灯具に係わる実施形態を示す断面図である。本実施形態は、主に前面レンズ1、ハウジング2及び固定放熱体3の3つの部材によって灯室4が形成されている。前面レンズ1とハウジング2は、ハウジング2の一方の前面開口端部に設けられたシール溝部5に前面レンズ1の周端に設けられたシール脚部6を挿入し、シール溝部5とシール脚部6との隙間に弾性シール材7を充填した状態で係止されている。
【0019】
なお、本実施形態においては、ハウジング側にシール溝部、前面レンズ側にシール脚部が設けられているが、前面レンズ側にシール溝部、ハウジング側にシール脚部を設けてもよいし、前面レンズとハウジングとでシール効果を有する係止部が構成されるのであれば、両者の係止部の構造、係止手段等については特に限定されるものではない。
【0020】
ハウジング2と固定放熱体3は、ハウジング2の他方の前面開口端部24と固定放熱体3のフランジ部8とが互いの面を接触させた状態で連結ネジ9を介して連結固定されている。
【0021】
固定放熱体3は上記フランジ部8と共に、第一のヒートシンク部10と第二のヒートシンク部11とが一体化されており、第一のヒートシンク部10は灯室4内に、第二のヒートシンク部11は灯室4外に夫々位置している。つまり、固定放熱体3の一部は灯室4内に、一部は灯室4外に夫々突出していることになる。
【0022】
更に、灯室4内には灯具ユニット12が支持されており、該灯具ユニット12には第三のヒートシンク部13と、該第三のヒートシンク部13を挟むように支持された、スライドナット14が設けられたサポートプレート15及びLED光源16が載設されたマウントプレート17と、リフレクタ18と、遮蔽体19と、レンズホルダ20と、投影レンズ21とが備えられている。
【0023】
また、スライドナット14には頭部が固定放熱体3に支持されたエイミングネジ22が螺合されており、エイミングネジ22を回動することによって、図2に示すように灯具ユニット12を所望の方向に傾動してエイミング調整を行なうことができるようになっている。
【0024】
上記構成の車両用LED灯具は、LED光源16を点灯すると、LED光源から発せられた光が上記リフレクタ18と、遮蔽体19と、レンズホルダ20と、投影レンズ21とで構成された光学系を介して前面レンズ1から車両用LED灯具の前方に照射される。
【0025】
それと共に、「背景技術」に記載したように、LED光源は点灯時に自己発熱する。そのため、LED光源の該自己発熱と、その熱で加熱されて温度上昇した灯室4内の空気との熱の重畳作用によってLED光源自体の温度が上昇することになり、LEDの発光効率の低下に起因して灯具の照射光量が低減することになる。
【0026】
そこで、本発明においては、LED光源の点灯時の温度上昇を抑制する手段が施されているので、図3に基づいて詳細に説明する。
【0027】
まず、LED光源16が点灯するとLED光源16で発生した熱はLED光源16が載設されたマウントプレート17に移動する。マウントプレート17は熱の良導体である材料によって形成されており、LED光源16からマウントプレート17に移動した熱はマウントプレート17内部を伝導されて第三のヒートシンク部13に移動する。
【0028】
第三のヒートシンク部13も熱の良導体である材料で形成されており、互いに所定の間隔をおいて平行に配置された複数の放熱フィン23を備えた形状を有している。そこで、第三のヒートシンク部13に移動した熱は第三のヒートシンク部13内部を伝導されて各放熱フィン23まで伝導される。
【0029】
各放熱フィン23に到達した熱は、夫々の放熱フィン23の表面近傍の空気に熱伝達されて移動する。第三のヒートシンク部13の上方には同様に熱の良導体である材料で形成された固定放熱体3の第一のヒートシンク部10が位置しており、第三のヒートシンク部13の各放熱フィン23の表面から空気へ熱伝達された熱は上昇した該空気を介して第一のヒートシンク部10の各放熱フィン23の表面から内部に熱伝達される。
【0030】
第一のヒートシンク部10の各放熱フィン23の表面から内部に熱伝達された熱は、各放熱フィン23内部を伝導されて灯室外に位置する第二のヒートシンク部11に移動し、各放熱フィン23まで伝導される。
【0031】
第二のヒートシンク部11の各放熱フィン23に到達した熱は、夫々の放熱フィン23の表面近傍の空気に熱伝達されて移動する。そして、第二のヒートシンク部11の各放熱フィン23の表面から空気へ熱伝達された熱は、該空気を介して大気中に放散される。
【0032】
以上、本発明の車両用LED灯具の構成において、LED光源16で発生して灯室4外に位置する第二のヒートシンク部11の放熱フィン23から大気中に放散されるまでの熱の流れについて説明してきたが、その他に、第三のヒートシンク部13及び第一のヒートシシンク部10の夫々の放熱フィン23の表面から近傍の空気へ熱伝達された熱の一部は、該空気を介してハウジング2に熱伝達され、ハウジング2内を伝導されてハウジング2に面接触した固定放熱体3のフランジ部8に移動し、その後上記熱の流れに沿って第二のヒートシンク部11の放熱フィン23から大気中に放散される。
【0033】
よって、本発明の車両用LED灯具においては、LED光源16で発生した熱は主に、順次第三のヒートシンク部13、第一のヒートシンク部10、第二のヒートシンク部11を経て大気中に放散される流れと、順次第三のヒートシンク部13及び第一のヒートシンク部10、ハウジング2、第二のヒートシンク部11を経て大気中に放散される流れとの2つの流れが形成される。
【0034】
以上説明したように、本発明の車両用LED灯具は、発光源と同時に発熱源となるLED光源を支持する灯具ユニットはエイミング時に所望の方向に傾動してエイミング調整を行なうことができるように灯室内に支持されており、LED光源で発生した熱を最終的に大気中に放散する固定放熱体はハウジングに対して面接触によって直接連結固定されている。従って、従来例で示したようなハウジングと固定放熱体とを連結するソケットカバーのような連結部材は不要である。
【0035】
従って、灯室外に位置してLED光源で発生する熱を大気中に放散する固定発熱体の第二のヒートシンク部の寸法を大きくすることが可能となり、第二のヒートシンク部の放熱フィン全表面の放熱面積が拡大することによって放熱効率が高まり、LED光源の温度上昇が抑制されて発光効率の低下を低減することができる。
【0036】
また、第三のヒートシンク部及び第一のヒートシシンク部の夫々の放熱フィンの表面から近傍の空気へ熱伝達された熱の一部は、ハウジングに熱伝達されて第二のヒートシンク部の放熱フィンから大気中に放散されることになり、更なる放熱効率の向上に寄与するものである。
【0037】
なお、本実施例においては、LED光源を載設するマウントプレート、スライドナットが設けられたサポートプレート及び第三のヒートシンク部は夫々個別に形成されたものであるが、マウントプレート及びサポートプレートのどちらか一方または両方を第三のヒートシンク部と一体に形成することも可能である。
【0038】
また、第一のヒートシンク部、第二のヒートシンク部及び第三のヒートシンク部の夫々に形成された放熱フィンの形状、寸法は、配設可能なスペース、放熱効率などの諸々の条件を考慮して設定される。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の車両用LED灯具の断面図である。
【図2】同じく、本発明の車両用LED灯具のエイミングを示す部分断面図である。
【図3】同じく、本発明の車両用LED灯具の熱移動の過程を示す参考図である。
【図4】従来の車両用灯具の断面図である。
【符号の説明】
【0040】
1 前面レンズ
2 ハウジング
3 固定放熱体
4 灯室
5 シール溝部
6 シール脚部
7 シール材
8 フランジ部
9 連結ネジ
10 第一のヒートシンク部
11 第二のヒートシンク部
12 灯具ユニット
13 第三のヒートシンク部
14 スライドナット
15 サポートプレート
16 LED光源
17 マウントプレート
18 リフレクタ
19 遮光体
20 レンズホルダ
21 投影レンズ
22 エイミングネジ
23 放熱フィン
24 前面開口端部




 

 


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