JP2005125993A - Led lamp for bicycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自転車のヘッドランプ又はテールランプ、あるいはサイドランプとして用いられるLEDランプ、特に高出力LEDランプの構造に関し、発光素子から出る熱をランプケース外に効率よく放熱させることにより、発熱に伴うLED発光素子の発光輝度および耐久性低下を防止することを目的とする。 The present invention relates to a structure of an LED lamp used as a head lamp or tail lamp of a bicycle, or a side lamp, in particular, a high-power LED lamp, and an LED accompanying heat generation by efficiently dissipating heat emitted from a light-emitting element to the outside of the lamp case. The object is to prevent a decrease in light emission luminance and durability of the light emitting element.
自転車用のランプは、これまでフィラメント電球を光源としたもの(例えば特開2002−133912)が多用されてきたが、最近ではLED半導体発光ダイオード(例えば特開2001−294185)の使用が試みられるようになった。 しかし光源としてフィラメント電球を用いる場合にはフィラメントからの発熱が電球内部のガスを活性化させると共に輝度を増加させるという良好な作用を伴うところから格別問題視されることはなかった。 Bicycle lamps using filament light bulbs as a light source (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-133912) have been widely used, but recently, LED semiconductor light-emitting diodes (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-294185) have been tried. Became. However, when a filament light bulb is used as the light source, there has been no particular problem because the heat generated from the filament activates the gas inside the light bulb and increases the brightness.
しかしながら、LEDランプ、とりわけて1ワット以上の高出力LEDランプの場合においては、通電発光する際に素子から極端には100℃を超える高温発熱を伴うことがあり、その結果輝度が50%以下に低下し、また寿命についてもおよそ1000分の1以下にまで低下することが実験結果から明らかとなっており、熱に弱い半導体のLEDランプにおける発光輝度の低下、および短寿命化を招く。 However, in the case of LED lamps, especially high-power LED lamps of 1 watt or more, high-temperature heat generation exceeding 100 ° C. may occur from the element when energized and emitted, resulting in a luminance of 50% or less. It is clear from the experimental results that the lifetime is reduced to about 1/1000 or less, resulting in a decrease in light emission luminance and a shortened lifetime in a heat-sensitive semiconductor LED lamp.
またそればかりでなく、高熱によりLEDランプ周辺のABS樹脂類をはじめとした部品類を変形させやすいところから、特にランプケースや反射鏡、レンズ等の樹脂関係部品について耐熱性の樹脂を用い、あるいは耐熱アルミ蒸着を施したものを使用する必要があるために著しくコスト高となるのを免れない。 Not only that, but because it is easy to deform parts such as ABS resin around the LED lamp due to high heat, use heat-resistant resin especially for resin-related parts such as lamp cases, reflectors, and lenses, or Since it is necessary to use heat-resistant aluminum vapor-deposited, it is inevitable that the cost will be significantly increased.
そのために、ランプケース内においてLED発光素子の裏側にアルミ製の放熱フィンを取り付けて半導体LED発光素子の発熱を抑制することも考えられているが、密閉されたランプケース内での放熱にとどまるため放熱量が少なく、またランプケース自体の容積を大型化するにも限界があるために、ケース内での雰囲気温度が上昇してしまい、冷却効率を上昇させることは困難である。 For this reason, it is also considered that an aluminum radiating fin is attached to the back side of the LED light emitting element in the lamp case to suppress heat generation of the semiconductor LED light emitting element. Since the amount of heat radiation is small and there is a limit to increasing the volume of the lamp case itself, the ambient temperature in the case increases and it is difficult to increase the cooling efficiency.
また、この場合小型の放熱フィンではフィンそのものも温度が80℃〜90°程度に上昇してしまうところからあまり効果が期待できないため、必然的にフィンを大型化することになるが、その結果デザインの自由度が著しく損なわれ易い。
本発明は、上記した従来技術における課題を解決し、LED発光素子の温度を常時50℃以下に維持し、LED発光素子が本来的に有する性能を十分に発揮でき、また場合によっては定格以上の性能を発揮させることを目的とする。 The present invention solves the above-described problems in the prior art, maintains the temperature of the LED light-emitting element at 50 ° C. or lower at all times, can fully exhibit the performance inherent in the LED light-emitting element, and in some cases exceeds the rating The purpose is to demonstrate performance.
すなわち本発明は、請求項1の発明は、光源としてLED発光素子およびその発光制御回路を内臓したランプケースと、該ランプケースを自転車フレームに支承させるランプブラケットとからなり、LED発光素子は、ランプブラケットの先端部に直接担持させてなることを特徴とした自転車用LEDランプに関する。 That is, the present invention comprises a lamp case incorporating an LED light emitting element and its light emission control circuit as a light source, and a lamp bracket for supporting the lamp case on a bicycle frame. The present invention relates to a bicycle LED lamp characterized in that it is directly supported on the tip of a bracket.
また請求項2の発明は、ランプブラケットの先端部が、ランプケース内に入り込んでLED発光素子を直接担持するものであるところの請求項1に記載の自転車用LEDランプに関する。 さらに請求項3の発明は、ランプブラケットが金属製である請求項1又は請求項2に記載の自転車用LEDランプに関する。
The invention according to
さらに請求項4の発明は、LED発光素子が1W以上の高出力LEDである請求項1又は請求項2に記載の自転車用LEDランプに関する。 さらに請求項5の発明は、LEDランプがヘッドランプ又はテールランプ、あるいはサイドランプの何れかであるところの請求項1又は請求項2に記載の自転車用LEDランプに関する。
The invention according to
さらに請求項6の発明は、ランプブラケットが、LED発光素子を直接担持する先端部に至るまで継目なしの一体物であるところの請求項1又は請求項2に記載の自転車用LEDランプに関する。
Furthermore, the invention of
本発明によれば、ランプケース内のLEDランプが発熱すると、これを担持しているランプブラケットの先端からランプケース外の、フロントフォーク等の自転車フレームに熱伝導されるほか、走行に伴ってランプケース外に露出するランプブラケットが空冷され、ランプケースの内容積が小さくても効果的に放熱される結果、LEDランプの冷却効果が大きく、またランプケース自体のデザイン性を制限することがない。 According to the present invention, when the LED lamp in the lamp case generates heat, heat is conducted from the front end of the lamp bracket carrying the lamp to a bicycle frame such as a front fork outside the lamp case, and the lamp is accompanied with traveling. The lamp bracket exposed outside the case is air-cooled, and heat is effectively dissipated even if the inner volume of the lamp case is small. As a result, the cooling effect of the LED lamp is great, and the design of the lamp case itself is not limited.
また、LED発光素子をランプブラケットの先端に直接に取り付けるために、在来品のようにLED発光素子を取り付けるためのブラケットや放熱フィン等の部品が不要となり、部品点数が減少してコストの低減をはかることができる。 さらに冷却効果が大きいために、LEDランプを、その電気的定格を越えたレベルでの輝度での点灯使用も可能となる。 In addition, since the LED light emitting element is directly attached to the tip of the lamp bracket, there is no need for parts such as brackets and heat radiating fins for attaching the LED light emitting element like conventional products, reducing the number of parts and reducing the cost. Can be measured. Further, since the cooling effect is great, the LED lamp can be used for lighting at a luminance exceeding the electrical rating.
以下において本発明の具体的な内容を図1〜2の実施例をもとに説明すると、1はランプケース、9は該ランプケース1を自転車フレームに取り付けて支承させるためのランプブラケットを示す。 さらにランプケース1は、内部に開口面に向けた反射鏡2、ランプ制御回路基板4を備えるとともに、反射鏡2を有する開口面を覆うべくレンズ3が嵌め込まれて内部を密封状態に構成している。 なお図において5はハブダイナモ(図示省略)その他の電源(例えばブロックダイナモや一次電池又は二次電池など)に接続するためのリード線をあらわしている。
The specific contents of the present invention will be described below with reference to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
さらにランプブラケット9は、基部9aと、ランプケース保持部9bと、該ランプケース保持部9bの前端を上方に直角に折り曲げるとともに、ランプケース1内に入り込ませた先端部9cとからなり、材質としては熱伝導性を確保する必要から通常は普通鋼やステンレス材、アルミ材などの金属製のものであって、基部9aからLED発光素子を直接担持する先端部9cに至るまで継目なしの一体物の使用が好ましい。
Further, the
しかし、ランプブラケット9として複数の部材を溶接やビス止め等により一体的に結合させたものであっても、全体としてある程度の強度があり、しかも熱伝導が可能なものであれば、このほかの材料であってもよい。
However, even if the
またランプブラケット9の形状や構造についても、上記した条件を満たすものであれば格別形状や加工方法、あるいは表面処理その他について問われない。 なおこの場合におけるランプブラケット9を構成する材料の寸法については、材質如何によっても多少異なるものの、ある程度の強度と熱伝導が得られるものであればよく、具体例を挙げれば、概ね板厚:0.8〜3.5mm、板幅:5.0mm以上であって、断面積が4.0mm2以上であれば好ましい。
Further, the shape and structure of the
さらにランプブラケット9の先端部9cには電気的絶縁材7およびアルミ基板8を介してLED発光素子6が直接に担持される。 なおこの場合に使用されるLED発光素子6は、自転車の夜間走行における安全性を十分に確保するために高い輝度による発光を可能とする目的で、少なくとも1W(ワット)以上の高出力LEDが用いられるが、この他にも汎用のLED発光素子に対しても有効である。
Further, the LED
さらにランプブラケット9のランプケース保持部9bにはランプケース1がネジ10により固定一体化されており、また基部9aは自転車フレーム11におけるフロントフォーク12の取り付けステー13に、ネジ14により締め付け固定されている。
Further, the
なお、上記の実施例においては本発明の適用例としてヘッドランプについて説明したが、このほかにもテールランプ、あるいはサイドランプその他のランプについても適用が可能である。 この場合にはランプブラケットによりフロントフォーク取り付けに限らず、ハンドルやカゴ、あるいはフレーム等、自転車を構成する金属部分に対して取り付けられる。 In the above embodiment, the headlamp has been described as an application example of the present invention. However, the present invention can also be applied to a tail lamp, a side lamp, and other lamps. In this case, the lamp bracket is used not only for front fork attachment but also for metal parts constituting the bicycle, such as a handle, a basket, or a frame.
上記の構成において、本発明のLEDランプをヘッドランプとして備えた自転車を走行させた場合、図2に実線矢印であらわしたようにLED発光素子6の発熱がランプブラケットの先端部9cからランプケース保持部9bおよび基部9a、ならびに取り付けステー13を介してフロントフォーク12へと伝導されて放熱されるばかりでなく、さらに走行風(鎖線矢印)がランプケース(図示省略)から外部に露出しているランプブラケット9の基部9aやランプケース保持部9bに接して空冷するために十分な放熱効果が得られる。
In the above configuration, when a bicycle equipped with the LED lamp of the present invention as a headlamp is run, the heat generated by the LED light-emitting
本発明者らが実験した結果によれば、本発明に係るLEDランプをヘッドランプとして備えた自転車を、夜間に通常一般的な走行モードによりランプを点灯させながら走行・停止を繰り返しつつLEDランプの温度上昇を測定したところ、走行時においてはランプケース外に露出したランプブラケットが走行風により強制冷却されて十分に放熱されるばかりでなく、自転車の停止時においてもせいぜい41℃までにしか上昇しなかった。 According to the results of experiments conducted by the present inventors, a bicycle equipped with the LED lamp according to the present invention as a headlamp is repeatedly operated and stopped at night while the lamp is turned on in a general driving mode. When the temperature rise was measured, the lamp bracket exposed outside the lamp case was not only forcibly cooled by the driving wind and sufficiently dissipated heat during driving, but also increased to 41 ° C at best even when the bicycle was stopped. There wasn't.
1 ランプケース
2 反射鏡
3 レンズ
4 ランプ制御回路基板
5 リード線
6 LED発光素子
7 電気的絶縁材
8 アルミ基板
9 ランプブラケット
9a 基部
9b ランプケース保持部
9c 先端部
10 ネジ
11 自転車フレーム
12 フロントフォーク
13 取り付けステー
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