JP2005297865A - 高出力型led発光ランプ - Google Patents
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Abstract
【課題】ランプケース内から高出力LEDランプの発した熱気を強制放熱して高出力LED発光素子本来の機能を十分に発揮させ、また耐久性を向上させることにより、特に自転車用ヘッドランプとしての実用化を可能にする。
【解決手段】光源として高出力型LED発光素子を内臓し、これを反射鏡を介してレンズ照射するようにしたランプであって、該ランプのケース内には高出力型LED発光素子背面側に直接的に密着させた放熱板を備えるとともに、ランプケースの一部には、ランプケース内の熱気を外部に排気するための小型排気ファンを取り付けてなる。 これにより高出力LEDランプの過熱による機能劣化および耐久性減少を軽減して、特に自転車用ヘッドランプとしての実用化を可能にした。
【選択図】図1
【解決手段】光源として高出力型LED発光素子を内臓し、これを反射鏡を介してレンズ照射するようにしたランプであって、該ランプのケース内には高出力型LED発光素子背面側に直接的に密着させた放熱板を備えるとともに、ランプケースの一部には、ランプケース内の熱気を外部に排気するための小型排気ファンを取り付けてなる。 これにより高出力LEDランプの過熱による機能劣化および耐久性減少を軽減して、特に自転車用ヘッドランプとしての実用化を可能にした。
【選択図】図1
Description
本発明は、とくに自転車のヘッドランプとして用いられ、あるいはテールランプ、もしくはサイドランプとして用いられる高出力LEDランプの構造に関し、高出力LED発光素子から出る高熱を効率よく外部に放熱させることにより、発熱に伴う高出力LED発光素子の発光輝度および耐久性の低下を防止して、これを特に自転車用として、あるいは携帯用の高出力型LED発光ランプとして実用化することを目的とする。
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、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発熱自体が格別問題視されることはなかった。
また最近ではフィラメント電球に代わってLED半導体発光ダイオード(例えば特開2001−294185)の使用も試みられるようになったが、一般の高輝度LED発光ランプにあっては実用上において、フィラメント電球に比較して対象物を照らす照度が劣るところから、とくに自転車用ヘッドランプとして用いるには困難である。
しかし、LED半導体発光ダイオードも逐次技術革新により次第に高輝度化し、最近では1Wを超える高出力のLEDランプ(例えば登録実用新案第3092760号)も開発されている。 この程度の高出力LEDランプであれば、従来のフィラメント電球に匹敵する照度が得られ、照度の点だけで見る限り、とくに自転車用ヘッドランプとして用いることも可能なレベルではある。
しかしながら、1W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定格電力による発光状態で200℃を超える高温発熱を伴うことがあり、その結果自らの発熱(100℃以上)により輝度が50%以下に低下し、また寿命についてもおよそ100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。
またそればかりでなく、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、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こと、さらに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。
さらに高熱により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こと、また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こと、等の理由からそのままでは所謂密閉型構造の自転車用ヘッドランプとして用いることはできない。
特開2002−133912
特開2001−294185
登録実用新案第3092760号
本発明は、上記した従来技術における課題を解決し、密閉器具内においても1W(ワット)以上の高出力LED発光素子の点灯時温度上昇を70℃以下、さらに好ましくは50℃以下に抑制し、高出力LED発光素子が本来的に有する性能を十分に発揮できるようにしてとくに自転車用ヘッドランプとしての実用化を可能にすることを目的とする。
すなわち本発明は、光源として少なくとも1W以上の高出力型LED発光素子を内臓し、これを反射鏡を介してレンズ照射するようにしたランプであって、該ランプのケース内には高出力型LED発光素子背面側に直接的に密着させた放熱板を備えるとともに、ランプケースの一部には、ランプケース内の熱気を外部に排気するための小型排気ファンを取り付けてなることを特徴とする高出力型LED発光ランプに関する。
本発明によれば、ランプケース内の高出力型LEDランプが発熱すると、該発熱がその背面側に直接的に密着させた放熱板に熱伝導され、該放熱板によりさらにケース内空間に熱拡散されると同時にランプケースの一部に取り付けられた小型排気ファンによってケース内空間の拡散熱気が強制的に外部に排気される結果、ランプケースの内容積が小さくても効率的に放熱され、高出力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から、とくに自転車用ヘッドランプとしての実用化が可能となる。
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、図において1はランプケース、4は高出力型LED発光素子、9は小型排気ファンをあらわしている。 ランプケース1は、樹脂製あるいはアルミその他の金属など、格別材質は問わないが、内部にはランプケース1の開口面に向けて次第に拡開させた反射鏡2、ランプ制御回路基板8(図1では記載を省略)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略密閉状態に構成している。
高出力型LED発光素子4は、上記した反射鏡2の求心部に、照射方向をランプケース1の開口面に向けて取り付けられる。 なお高出力型LED発光素子4として使用可能な素子については、現在開発されているものとして1W型、3W型、5W型等があるが、自転車用ヘッドランプとして十分な照度を発揮できるものとしては、少なくとも1W以上の高出力型のものを用いる必要がある。 さらに高出力型LED発光素子4の背面側には放熱板5が直接的に密着状態で備えられている。
この放熱板5はアルミ、ステンレス、銅等の熱伝導の良好な金属板が用いられ、ランプケース1の内容積内において許容される限り、できるだけ表面積の広いものが用いられる。 なおこの放熱板5は、その端縁部をランプケース1内に向けて突出させた放熱板ホルダー6によりランプケース1内に保持される。
またランプケース1の一部に取り付けられる小型排気ファン9については、できるだけ小型かつ省電力型のモータ駆動によるもので、しかもランプケース1内の熱気を外部に十分に排気して高出力型LED発光素子4の発光時におけるランプケース1内の雰囲気温度を70℃以下、さらに好ましくは50℃以下に維持できる程度のものである必要があるが、そのようなものとして具体例を挙げれば、DC5V−30mA・静圧10Pa程度の超小型直流排気ファンの使用が理想的である。
さらにランプ制御回路基板8としては、図2にも例示したようにバッテリー7と断・接続するスイッチ10と、高出力型LED発光素子4、および超小型直流排気ファン9との間にそれぞれ抵抗8aおよび8bを介在させて構成する。 なおここで使用される電源としては、図1に示したように乾電池などのバッテリー7が使用されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、自転車のハブダイナモやブロックダイナモなどの発電機、あるいはその他の一次又は二次電池の使用が可能である。
なお、上記の実施例においては本発明の適用例として自転車用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。
上記の構成において、本発明の高出力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に、ランプケース1内の高出力型LEDランプ4が発熱すると、該発熱がその背面側に直接的に密着させた放熱板5に熱伝導され、該放熱板5によりさらにランプケース1内空間に熱拡散されると同時にランプケース1の一部に取り付けられた小型排気ファン9によってランプケース1内空間に滞留した拡散熱気が強制的に外部に排気される。
本発明者らが実験したところによれば、本発明に係る高出力LEDランプ4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、ランプケース1内の高出力LEDランプ4自体の温度は、走行時で38℃程度、停止時においてもせいぜい40℃までにしか上昇しなかった。
なお上記の実施例においては、高出力型LED発光ランプを自転車用として用いる場合について説明したが、このほかにも懐中電灯など汎用の携帯型ランプとして適用することもできる。
1 ランプケース
2 反射鏡
3 レンズ
4 高出力型LEDランプ
5 放熱板
6 放熱板ホルダー
7 バッテリー
8 ランプ制御回路基板
8a 抵抗
8b 抵抗
9 超小型直流排気ファン
10 スイッチ
2 反射鏡
3 レンズ
4 高出力型LEDランプ
5 放熱板
6 放熱板ホルダー
7 バッテリー
8 ランプ制御回路基板
8a 抵抗
8b 抵抗
9 超小型直流排気ファン
10 スイッチ
Claims (7)
- 光源として高出力型LED発光素子を内臓し、これを反射鏡を介してレンズ照射するようにしたランプであって、該ランプのケース内には高出力型LED発光素子背面側に直接的に密着させた放熱板を備えるとともに、ランプケースの一部には、ランプケース内の熱気を外部に排気するための小型排気ファンを取り付けてなることを特徴とする高出力型LED発光ランプ。
- 高出力型LED発光素子が、少なくとも1W以上の出力を有するものであるところの請求項1に記載の高出力型LED発光ランプ。
- ランプケース内に内臓される高出力型LED発光素子は、複数のLED発光素子から構成されるものであるところの請求項1又は請求項2に記載の高出力型LED発光ランプ。
- 高出力型LED発光素子背面側に直接的に密着させた放熱板が、アルミ、ステンレス、銅等の熱伝導の良好な金属板であるところの請求項1に記載の高出力型LED発光ランプ。
- ランプケースの一部に取り付けられる小型排気ファンが、超小型直流排気ファンであるところの請求項1に記載の高出力型LED発光ランプ。
- 高出力型LED発光ランプが自転車用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の何れかであるところの請求項1〜5のいずれか1に記載の高出力型LED発光ランプ。
- 高出力型LEDランプが汎用の携帯型ランプであるところの請求項1〜5のいずれか1に記載の高出力型LED発光ランプ。
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2004
- 2004-04-14 JP JP2004119451A patent/JP2005297865A/ja active Pending
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