JP2009277535A - Ｌｅｄ光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、小型・軽量で且つ樹脂製の光学部材が熱により溶けて変形することのないようにしたＬＥＤ光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 少なくとも一つのＬＥＤから成るＬＥＤ光源１１と、上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤからの光を配光制御する樹脂製の光学部材１２と、上記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンク１５と、から構成されており、上記光学部材１２が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに連結され支持されている、ＬＥＤ光源装置１０であって、上記光学部材と上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクとの間に、熱抵抗の高い部分１６が介在するように、ＬＥＤ光源装置１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から発生する熱による隣接した樹脂製の光学部材の温度上昇を抑制するようにしたＬＥＤ光源装置に関する。

従来、例えばＬＥＤを光源とする車両用灯具は、図１５に示すように、構成されている。
図１５において、車両用灯具１は、光源としてのＬＥＤ２ａが実装されたＬＥＤ基板２と、ＬＥＤ２ａからの光を光照射方向前方に向かって反射するリフレクタ３と、これらのＬＥＤ基板２及びリフレクタ３を包囲するハウジング４と、ハウジング４の開放した前端を閉鎖する透明材料から成るアウターレンズ５と、ＬＥＤ基板２に熱的に接触して配置されたヒートシンク６と、を含んでいる。

上記ＬＥＤ基板２は、ヒートシンク設置部とほぼ平行に配置されていて、その下面にＬＥＤ２ａが実装されている。

上記リフレクタ３は、樹脂材料から成形されていて、ＬＥＤ基板２上のＬＥＤ２ａ付近に焦点を有する反射面を備えている。
上記リフレクタ３は、ＬＥＤ基板２の下面に対して直接に接続されている。

上記ハウジング４は、前面が開放していると共に、その上面に開口部４ａを備えており、この開口部４ａを密閉するように、上記ＬＥＤ基板２がヒートシンク６を介して取り付けられている。

上記ヒートシンク６は、熱伝導性の良好な材料から構成されており、上記ＬＥＤ基板２の上面に対して、シート状の熱伝導部材６ａやグリースや接着剤などの熱伝導部材を介して熱的に接続されている。

このような構成の車両用灯具１によれば、上記ＬＥＤ基板２上のＬＥＤ２ａが駆動されて発光し、このＬＥＤ２ａから出射した光が、リフレクタ３により反射して、アウターレンズ５を介して光照射方向前方に向かって照射される。

ここで、上記ＬＥＤ２ａから発生した熱は、上記ＬＥＤ基板２から熱伝導部材６ａを介してヒートシンク６に伝達され、ヒートシンク６からハウジング４の外側に放出される。これにより、ＬＥＤ２ａの温度上昇が抑制されるようになっている。

尚、上述した車両用灯具１においては、ヒートシンク６がハウジング４の外側に配置されているが、ヒートシンク６がハウジング４の内側に配置され、ハウジング４の内部空気を介してハウジング４の表面から外部に放熱される場合でも、放熱原理は同様である。
また、上述した車両用灯具１において、リフレクタ３が楕円系反射面であって、アウターレンズ５の代わりに凸状の投影レンズが備えられる所謂プロジェクタタイプの車両前照灯の場合も、放熱原理は同様である。

また、図１６に示す構成の光学モジュール７も知られている。
図１６において、ＬＥＤ２ａは、熱伝導部材６ａ上に配置されており、ＬＥＤ２ａの光照射方向前方に光学レンズ８が配置されている。
上記光学レンズ８は、ヒートシンク６上に設置されている。
このような構成の光学モジュール７によれば、ＬＥＤ２ａから出射した光は、光学レンズ８を介して光照射方向前方に向かって照射される。
この場合、ＬＥＤ２ａから発生した熱は、熱伝導部材６ａからヒートシンク６を介して外部に放熱され、ＬＥＤ２ａの温度上昇が抑制されるようになっている。

さらに、図１７に示す光学モジュールも知られている。
図１７において、光学モジュール９は、図式的に示された樹脂製の光学レンズ９ａが、支持部９ｂを介してヒートシンク６に接続されている。
このような構成の光学モジュール９によれば、図示しないＬＥＤから出射した光は、光学レンズ８を介して光照射方向前方に向かって照射される。
この場合、ＬＥＤから発生した熱は、ヒートシンク６を介して外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇が抑制されるようになっている。

これに対して、特許文献１〜４には、種々の放熱構造を備えた車両用灯具が開示されている。
特許文献１には、筐体内に設けられた複数の灯具ユニットが、共通の金属製支持部材により支持されている車両用前照灯が開示されている。
この車両用前照灯によれば、各灯具ユニット内の光源としてのＬＥＤから発生する熱が、ＬＥＤを支持する光源支持ブロックを介して金属製支持部材に放熱され、ＬＥＤの温度上昇が抑制され得る。

また、特許文献２には、金属製支持部材により支持されたＬＥＤユニットを有し、このＬＥＤユニットが、ＬＥＤを支持するＬＥＤ支持部と、ＬＥＤに対向した面が反射面として形成されたリフレクタと、このリフレクタの背面から突出したリブと、金属製支持部材に連結される連結部と、から成り、これらのＬＥＤ支持部，リフレクタ，リブ及び連結部がアルミダイカストにより一体成形されている、車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、ＬＥＤから発生した熱が、ＬＥＤ支持部，リフレクタ，リブ及び連結部に伝達され、さらに連結部から金属製支持部材に伝達されることにより、ＬＥＤユニットのＬＥＤ支持部，リフレクタ，リブ及び連結部と金属製支持部材から筐体内に放熱される。これにより、ＬＥＤからの熱が効率的に筐体内に放熱されることになる。

特許文献３には、半導体発光素子から成る光源部と、光源部からの光を配光させるための光学部材と、を備え、光源部が、平面配列された複数の発光部を表面に有する面状集積光源と、この面状集積光源の表面に配置され、面状集積光源の各発光部を露出させる複数の開口部を備えるマスクと、マスクの各開口部内に充填された蛍光体と、を備える、車両用灯具が開示されている。
このような構成の車両用灯具によれば、光源部の面状集積光源の各発光部から出射した光が、マスクの開口部内にて蛍光体を通過して、さらに光学部材により配光を制御されて、照射される。
面状集積光源から発生した熱は、面状集積光源の基板から外部に放熱されることになる。
特開２００４−３１１２２４号 特開２００７−３２４０４２号 特開２００８−０１０２２８号

ところで、ＬＥＤを照明用光源として使用する場合、できるだけ明るくするためには、ＬＥＤを大電流で駆動する必要がある。一般に、ＬＥＤにおいては、約１０％が光に変換されるが、残りの約９０％は、熱になってしまう。さらに、ＬＥＤは温度上昇によって、明るさが低下し寿命が短くなってしまい、上述したＬＥＤから発生した熱の確実な放熱が重要である。

また、ＬＥＤを使用した照明用光源は、従来の白熱灯や蛍光灯を使用した照明用光源と比較して、小型化され、それに伴って灯具全体の小型化・軽量化が要求される。従って、灯具自体の小型化や、内部に組み込まれる各パーツの小型化・軽量化が検討されており、所望の明るさを得るためには、複数個の光学モジュールを備えた灯具が開発されており、各光学モジュール自体の小型化・軽量化が灯具全体の小型化・軽量化に大きく貢献することになる。

ここで、白熱電球やＨＩＤを使用したヘッドランプにおいては、光学部材即ち光学レンズやリフレクタは、ガラスや金属から構成されていたが、ＬＥＤを光源とするヘッドランプでは、これらの光学部材は樹脂成形されることにより、灯具全体が軽量化されるようになってきている。
一般に、このような光学部材を構成する樹脂は、従来のガラスや金属と比較して、耐熱温度が低いが、ヘッドランプの配光特性を満足させるためには、使用中にこれらの光学部材の変形は阻止されなければならない。
このため、このような光学部材の変形を阻止するために、光学部材を構成する樹脂の耐熱温度以下で使用するように、車両用灯具を設計する必要がある。

ここで、図１５に示した車両用灯具１においては、ＬＥＤ２ａが実装されたＬＥＤ基板２に対して、直接にヒートシンク６及びリフレクタ３が取り付けられている。
このため、ＬＥＤ２ａから発生した熱は、その一部がＬＥＤ基板２からヒートシンク６に伝達される。また、他の一部がリフレクタ３に伝達され、ヒートシンク６及びリフレクタ３の表面からハウジング４の内部空気に伝達され、放熱される。
従って、ＬＥＤから発生した熱がＬＥＤ基板２からリフレクタ３に伝達されることにより、リフレクタ３の温度が上昇する。
これにより、特にＬＥＤ基板２との接触面で融点を超えてしまうと、リフレクタ３の少なくとも一部が変形し、所望の反射特性及び配光性能を得ることができなくなってしまう。

また、図１６に示した光学モジュール７においては、ＬＥＤ２ａに対して、熱伝導部材６ａを介してヒートシンク６が取り付けられている。
このため、ＬＥＤ２ａから発生した熱は、その一部が熱伝導部材６ａからヒートシンク６に伝達され、さらにヒートシンク６から光学レンズ８に伝達され、ヒートシンク６及び光学レンズ８の表面からハウジング４の内部空気に伝達され、放熱される。
従って、ＬＥＤから発生した熱がヒートシンク６から光学レンズ８に伝達される。これにより、光学レンズ８の温度が上昇して融点を超えてしまうことがある。このため、光学レンズ８の少なくとも一部が変形し、所望の反射特性及び配光性能を得ることができなくなってしまう。

さらに、図１７に示した光学モジュール９においては、ＬＥＤから発生した熱がヒートシンク６に伝達され、ヒートシンク６の表面から外部に放熱されるが、熱の一部が支持部９ｂを介して光学レンズ９ａにも伝達される。このため、光学レンズ９ａの温度が上昇して融点を超えてしまうことがあり、光学レンズ９ａの少なくとも一部が変形し、所望の反射特性及び配光性能を得ることができなくなってしまう。

また、特許文献１による車両用前照灯においては、各灯具ユニット内のＬＥＤから発生する熱が、ＬＥＤを支持する光源支持ブロックから金属製支持部材に放熱されるが、光学レンズが光源支持ブロックに支持されていることから、光源支持ブロックから光学レンズにも熱が伝達されることになり、場合によっては光学レンズが熱によって変形することがある。

さらに、特許文献２による車両用灯具においては、ＬＥＤで発生した熱の一部がＬＥＤ支持部からリフレクタにも伝達され、場合によってはリフレクタが熱によって変形することがある。

さらにまた、特許文献３による車両用灯具においては、光学部材が面状集積光源の基板に支持されている。このため、面状集積光源で発生した熱が、この面状集積光源から光学部材に伝達され、場合によっては光学部材が熱によって変形することがある。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、小型・軽量で且つ樹脂製の光学部材が熱により変形することのないようにしたＬＥＤ光源装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、少なくとも一つのＬＥＤから成るＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤからの光を配光制御する樹脂製の光学部材と、上記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクと、から構成されており、上記光学部材が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに連結され支持されている、ＬＥＤ光源装置であって、上記光学部材と上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクとの間に、熱抵抗の高い部分が介在していることを特徴とする、ＬＥＤ光源装置により、達成される。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記熱抵抗の高い部分が、熱伝導率の高い材料から成る断熱部材により構成されている。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンク側の接触面積が小さい掛け橋構造として形成されている。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクと上記光学部材との間の接触部分に表面積を大きくする放熱フィンを備えている。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記光学部材が、順次に断熱部材，掛け橋構造を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されている。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記光学部材が、順次に掛け橋構造，断熱部材を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されている。

本発明によるＬＥＤ光源装置は、好ましくは、上記掛け橋構造がヒートシンクと一体に構成されている。

上記構成によれば、熱源となるＬＥＤを備えたＬＥＤ光源またはこのＬＥＤ光源からの熱が伝達されるヒートシンクと樹脂製の光学部材との間に、熱抵抗の高い部分が介在している。このため、これらのＬＥＤ光源またはヒートシンクから光学部材にはＬＥＤから発生した熱が伝達しにくい。
従って、光学部材に伝達される熱が低減され、光学部材の温度上昇が抑制され、光学部材の熱による溶解，変形が回避され得る。これにより、使用に伴って、光学部材が熱変形して、光学部材による配光性能が損なわれるようなことはなく、常に所定の配光特性が得られる。

上記熱抵抗の高い部分が、熱伝導率の高い材料から成る断熱部材により構成されている場合には、ＬＥＤからの熱が、熱抵抗の高い部分即ち断熱部材によって光学部材に伝達しにくい。従って、光学部材に伝達される熱が低減され、光学部材の温度上昇が抑制され、光学部材の熱による溶解，変形が回避され得る。

上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンク側の接触面積が小さい掛け橋構造として形成されている場合には、掛け橋構造が高い熱抵抗を有している。このため、ＬＥＤからの熱が、熱抵抗の高い部分によって光学部材に伝達しにくい。

上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクと上記光学部材との間の接触部分に表面積を大きくする放熱フィンを備えている場合には、ＬＥＤからの熱が接触部分を介して光学部材に伝達するとき、接触部分から放熱フィンに熱が伝達され、放熱される。このため、ＬＥＤからの熱が、放熱フィンによって光学部材に伝達しにくい。

上記光学部材が、順次に断熱部材，掛け橋構造を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されている場合、または上記光学部材が、順次に掛け橋構造，断熱部材を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されている場合には、ＬＥＤからの熱が光学部材に伝達するとき、断熱部材及び掛け橋構造を介して伝達することになる。このため、高い熱抵抗によって、実際に光学部材に伝達される熱が大幅に低減される。

上記掛け橋構造がヒートシンクと一体に構成されている場合には、ヒートシンクと掛け橋構造との間の熱抵抗がより小さくなり、ヒートシンクから掛け橋構造への熱流量が増大して、掛け橋構造から外部に放熱される。このため、ＬＥＤからの熱がより効率良く放熱され、一体成形により部品点数が少なくて済み、コストが低減され得る。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、小型・軽量で且つ樹脂製の光学部材が熱により溶けて変形することのないようにしたＬＥＤ光源装置が提供されることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図１４を参照しながら、詳細に説明する。
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、これらの態様に限られるものではない。

［実施例１］
図１は、本発明による車両用灯具の実施形態の構成を示している。
図１において、車両用灯具１０は、光源としてのＬＥＤ１１ａが実装されたＬＥＤ基板１１と、ＬＥＤ１１ａからの光を光照射方向前方に向かって反射するリフレクタ１２と、これらのＬＥＤ基板１１及びリフレクタ１２を包囲するハウジング１３と、ハウジング１３の開放した前端を閉鎖する透明材料から成るアウターレンズ１４と、ＬＥＤ基板１１に熱的に接触して配置されたヒートシンク１５と、を含んでいる。

上記ＬＥＤ基板１１は、ヒートシンク設置部とほぼ平行に配置されていて、その下面にＬＥＤ１１ａが実装されている。

上記リフレクタ１２は、樹脂材料から成形されていて、ＬＥＤ基板１１上のＬＥＤ１１ａ付近に焦点を有する放物面系の反射面を備えている。
上記リフレクタ１２は、ＬＥＤ基板１１の下面に対して、断熱部材１６を介して接続されている。
ここで、上記断熱部材１６は、熱伝導率の低い材料、即ち熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫ程度、あるいはそれ以下である材料、例えばポリイミド等の樹脂材料あるいはグリースや接着剤などから構成されている。
さらに、上記断熱部材１６は、好ましくは脆化温度が低く、荷重撓み温度の高い樹脂材料から構成されている。
尚、上記断熱部材１６は、例えば図２に示すように、円環状に形成されており、好ましくは高温側、即ちヒートシンク６側で、接触面積が小さくなるように、凹陥部１６ａを備えている。

上記ハウジング１３は、前面が開放している。また、その上面に開口部１３ａを備えており、この開口部１３ａを密閉するように、上記ＬＥＤ基板１１がヒートシンク１５を介して取り付けられている。

上記ヒートシンク１５は、熱伝導性の良好な材料から構成されており、上記ＬＥＤ基板１１の上面に対して、シート状の熱伝導部材１５ａを介して熱的に接続されている。

このような構成の車両用灯具１０によれば、上記ＬＥＤ基板１１上のＬＥＤ１１ａが駆動されて発光し、このＬＥＤ１１ａから出射した光が、リフレクタ１２により反射して、アウターレンズ１４を介して光照射方向前方に向かって照射される。

ここで、上記ＬＥＤ１１ａから発生した熱は、上記ＬＥＤ基板１１から熱伝導部材１５ａを介してヒートシンク１５に伝達され、ヒートシンク１５からハウジング１３の外側に放出される。これにより、ＬＥＤ１１ａの温度上昇が抑制されるようになっている。

この場合、上記リフレクタ１２は、断熱部材１６を介してＬＥＤ基板１１に対して接続されている。このため、ＬＥＤ１１ａから発生した熱は、断熱部材１６によってＬＥＤ基板１１からリフレクタ１２に伝達しにくい。
従って、上記リフレクタ１２は、ＬＥＤ１１ａからの熱による温度上昇が抑制される。これにより、上記リフレクタ１２は、そのＬＥＤ基板１１との接触面で、ＬＥＤ１１ａからの熱によって融点を超えるようなことがなく、部分的に溶解して変形するようなことがない。
このように、使用に伴って、上記リフレクタ１２の反射特性及び配光特性が損なわれてしまうようなことはない。

上記車両用灯具１０における各部の温度変化について所謂熱回路網法によりシミュレーションを行なったところ、以下のような結果が得られた。
即ち、９０℃雰囲気下において、ＬＥＤ１１ａを１０Ｗの駆動電力で駆動したとき、ＬＥＤ１１ａの温度（括弧内は図１５に示した従来の車両用灯具の場合の温度）は１４１．６℃（１３９．４℃）、ヒートシンク６は１１４．０℃（１１１．８℃）、アウターレンズ１４は９１．４℃（１０１．７℃）となり、ＬＥＤ及びヒートシンクは、共に＋２．３℃とほぼ変化がなかったのに対して、アウターレンズ１４は−１０．３℃と大幅に降下し、断熱部材１６の効果が実証された。

［実施例２］
図３は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図３において、光学モジュール２０は、熱伝導部材２１上に配置されたＬＥＤ２２と、ＬＥＤ２２の光照射方向前方に配置された光学レンズ２３と、ヒートシンク２４と、から構成されている。
上記熱伝導部材２１は、ヒートシンク２４の表面に配置されている。
また、上記光学レンズ２３は、ヒートシンク２４の表面の両側縁に対して、支持部材２５及び断熱部材２６を介して連結されている。

このような構成の光学モジュール２０によれば、ＬＥＤ２２から出射した光は、光学レンズ２３を介して光照射方向前方に向かって照射される。
ここで、ＬＥＤ２２から発生した熱は、熱伝導部材２１からヒートシンク２４を介して外部に放熱され、ＬＥＤ２２の温度上昇が抑制される。

この場合、上記光学レンズ２３は、断熱部材２６を介してヒートシンク２４に対して接続されている。このため、ＬＥＤ２２から発生した熱は、断熱部材２６によってヒートシンク２４から支持部材２５を介して光学レンズ２３に伝達しにくい。 従って、上記光学レンズ２３は、ＬＥＤ２２からの熱による温度上昇が抑制される。これにより、上記光学レンズ２３は、その支持部材２５との接触面で、ＬＥＤ２２からの熱によって融点を超えるようなことがなく、部分的に溶解して変形するようなことがない。
このように、使用に伴って、上記光学レンズ２３の光学特性及び配光特性が損なわれてしまうようなことはない。

［実施例３］
図４は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図４において、光学モジュール３０は、図３に示した光学モジュール２０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
光学モジュール３０は、図３に示した光学モジュール２０と比較して、支持部材２５の代わりに、連結部材３１を備えている点でのみ異なる構成になっている。

この連結部材３１は、掛け橋構造を有している、即ち具体的には、図４に示すように、光学レンズ２３側の平坦なベース部３１ａと、このベース部３１ａの四隅からヒートシンク２４側に直立する脚部３１ｂと、これらの脚部３１ｂの間で、脚部３１ｂと平行に、ヒートシンク２４の手前まで延びる放熱フィン３１ｃと、から構成されている。
さらに、連結部材３１は、好ましくは、ヒートシンク２４と一体に、即ち脚部３１ｂの先端がヒートシンク２４に連続するように、形成されている。

このような構成の光学モジュール３０によれば、図３に示した光学モジュール２０と同様に作用する。また、ＬＥＤ２２から発生した熱は、熱伝導部材２１からヒートシンク２４を介して外部に放熱され、ＬＥＤ２２の温度上昇が抑制される。
この場合、上記光学レンズ２３は、連結部材３１を介してヒートシンク２４に対して接続されているので、ＬＥＤ２２から発生した熱は、ヒートシンク２４から連結部材３１に伝達され、連結部材３１の放熱フィン３１ｃで外部に放熱される。従って、ＬＥＤ２２から発生した熱は、連結部材３１及び断熱部材２６によって光学レンズ２３に伝達しにくい。
従って、上記光学レンズ２３は、ＬＥＤ２２からの熱による温度上昇が抑制される。これにより、上記光学レンズ２３は、その支持部材２５との接触面で、ＬＥＤ２２からの熱によって融点を超えるようなことがなく、部分的に溶解して変形するようなことがない。

さらに、ヒートシンク２４から支持部材２５に伝達された熱は、連結部材３１の掛け橋構造に基づいて、その放熱フィン３１ｃから外部に放熱される。
これにより、結果的にＬＥＤ２２からの熱が連結部材３１でも放熱されることになり、ＬＥＤ２２の温度も低下することになる。

上記光学モジュール３０における各部の温度変化について所謂熱回路網法によりシミュレーションを行なったところ、以下のような結果が得られた。
即ち、９０℃雰囲気下において、ＬＥＤ２２を１０Ｗの駆動電力で駆動したとき、ＬＥＤ２２の温度（括弧内は図１６に示した従来の車両用灯具の場合の温度）は１３８．７（１３９．４℃）、ヒートシンク２４は１１１．１℃（１１１．８℃）、光学レンズ２３は９１．１（１０１．７℃）となり、ＬＥＤ及びヒートシンクは、共に−０．７℃となり、光学レンズ２３は−１０．６℃と大幅に降下し、断熱部材２６及び連結部材３１の効果が実証された。
一般に、ＬＥＤは温度上昇に伴って、明るさや寿命に影響が生ずるので、できるだけ低い温度で使用することが好ましい。従って、光学モジュール２０では、光学レンズ２３だけでなく、ＬＥＤ２２の温度も降下し、ＬＥＤを有効利用することができる点で有利である。

また、上記光学モジュール３０において、断熱部材２６と連結部材３１を入れ替えた構成で、各部の温度変化について所謂熱回路網法によりシミュレーションを行なったところ、以下のような結果が得られた。
即ち、９０℃雰囲気下において、ＬＥＤ２２を１０Ｗの駆動電力で駆動したとき、ＬＥＤ２２の温度（括弧内は図１６に示した従来の車両用灯具の場合の温度）は１４１．６（１３９．４℃）、ヒートシンク２４は１１４．０℃（１１１．８℃）、光学レンズ２３は９０．７（１０１．７℃）となり、ＬＥＤ及びヒートシンクは、共に＋２．３℃となり、光学レンズ２３は−１１．０℃と大幅に降下し、断熱部材２６及び連結部材３１の効果が実証された。

［実施例４］
図５は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図５において、光学モジュール４０は、図式的に示された樹脂製の光学レンズ４１が、連結部材４２を介してヒートシンク４３に接続されている。
この場合、連結部材４２は、図４の光学モジュール３０における連結部材３１と比較して、光学レンズ４１側の平坦な方形のベース部４２ａの両側縁からヒートシンク４３に向かって延びる平板状の一対の連結板４１ｂから構成されている。

このような構成の光学モジュール４０によれば、図示しないＬＥＤから出射した光は、光学レンズ４１を介して光照射方向前方に向かって照射される。
また、ＬＥＤから発生した熱は、ヒートシンク４３を介して外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇が抑制されるようになっている。
この場合、光学レンズ４１は連結部材４２を介してヒートシンク４３に連結されているので、ヒートシンク４３から連結部材４２の連結板４１ｂを介して光学レンズ４１に熱が伝達しにくい。従って、ＬＥＤからの熱による光学レンズ４１の温度上昇が抑制される。

尚、上述した光学モジュール４０においては、連結部材４２の連結板４１ｂは、適宜の形状に変更され得る。
例えば図６に示すように、連結部材４２は、ベース部４２ａの四隅からヒートシンク４３側に向かって延びる四本の脚部４２ｃを備えていてもよい。
また、図７に示すように、連結部材４２は、ベース部４２ａの対角の隅からヒートシンク４３側に向かって延びる二本の脚部４２ｃを備えていてもよい。

さらに、図８に示すように、連結部材４２は、図４に示した光学モジュール３０における連結部材３１と同様に、ベース部４２ａの四隅からヒートシンク４３側に向かって延びる四本の脚部４２ｃと、これらの脚部４２ｃの間で、ヒートシンク４３の手前まで延びる放熱フィン４２ｄと、を備えていてもよい。
この場合、ヒートシンク４３から連結部材４２を介して光学レンズ４１に伝達される熱の一部が、上記放熱フィン４２ｄにより外部に放熱される。従って、光学部材４１までの熱流量が減少する。このため、光学レンズ４１の温度が降下しＬＥＤの温度も降下することになる。

［実施例５］
図９は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図９において、光学モジュール５０は、図８の光学モジュール４０に対して、光学レンズ４１と連結部材４２との間に、断熱部材５１を介装した構成になっている。
断熱部材５１は、図３に示した光学モジュール２０における断熱部材２６と同じ構成であり、光学レンズ４１及び連結部材４２のベース部４２ａに熱的に接触している。
尚、断熱部材５１は、好ましくは連結部材４２と一体成形される。

このような構成の光学モジュール５０によれば、図示しないＬＥＤから出射した光は、光学レンズ４１を介して光照射方向前方に向かって照射される。
また、ＬＥＤから発生した熱は、ヒートシンク４３を介して外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇が抑制されるようになっている。
この場合、光学レンズ４１は断熱部材５１及び連結部材４２を介してヒートシンク４３に連結されているので、ヒートシンク４３から光学レンズ４１に熱が伝達しにくい。従って、ＬＥＤからの熱による光学レンズ４１の温度上昇が抑制される。また、ＬＥＤからの熱が連結部材４２の放熱フィン４２ｄから外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇も抑制される。

上記光学モジュール５０における各部の温度変化について所謂熱回路網法によりシミュレーションを行なったところ、以下のような結果が得られた。
即ち、９０℃雰囲気下において、ＬＥＤを１０Ｗの駆動電力で駆動したとき、ＬＥＤの温度（括弧内は図４に示した光学モジュール３０の場合の温度）は１３８．７（１３６．９℃）、ヒートシンク４３は１１１．１℃（１０９．３℃）、光学レンズ４１は９１．１（１０１．１℃）となり、ＬＥＤ及びヒートシンクは、共に＋１．７℃となるが、光学レンズ４１は−１０．０℃と大幅に降下し、断熱部材５１及び連結部材４２の効果が実証された。

この場合、断熱部材５１が介在していることによって、ＬＥＤの温度を殆ど変化させることなく、光学レンズ４１の温度を大幅に降下させることができる。これは、連結部材４２により全体の放熱性能を向上させる。また、断熱部材５１により光学レンズ４１への熱抵抗を大きくすることによって、ＬＥＤからの光学レンズ４１への熱流量が著しく低減されたことによるものである。
一般に、ＬＥＤは温度上昇に伴って、明るさや寿命に影響が生ずるので、できるだけ低い温度で使用することが好ましい。従って、光学モジュール２０では、光学レンズ２３だけでなく、ＬＥＤ２２の温度も降下し、ＬＥＤを有効利用することができる点で有利である。

［実施例６］
図１０は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図１０において、光学モジュール６０は、図９の光学モジュール５０に対して、連結部材４２とヒートシンク４３との間に、断熱部材５１を介装した構成になっている。

このような構成の光学モジュール６０によれば、図示しないＬＥＤから出射した光は、光学レンズ４１を介して光照射方向前方に向かって照射される。
また、ＬＥＤから発生した熱は、ヒートシンク４３を介して外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇が抑制されるようになっている。
この場合、光学レンズ４１は連結部材４２及び断熱部材５１を介してヒートシンク４３に連結されているので、ヒートシンク４３から光学レンズ４１に熱が伝達しにくい。従って、ＬＥＤからの熱による光学レンズ４１の温度上昇が抑制される。また、ＬＥＤからの熱が連結部材４２の放熱フィン４２ｄから外部に放熱され、ＬＥＤの温度上昇も抑制される。

上記光学モジュール６０における各部の温度変化について所謂熱回路網法によりシミュレーションを行なったところ、以下のような結果が得られた。
即ち、９０℃雰囲気下において、ＬＥＤを１０Ｗの駆動電力で駆動したとき、ＬＥＤの温度（括弧内は図４に示した光学モジュール３０の場合の温度）は１４１．６（１３６．９℃）、ヒートシンク４３は１１４．０℃（１０９．３℃）、光学レンズ４１は９０．７（１０１．１℃）となり、ＬＥＤ及びヒートシンクは、共に＋４．７℃となるが、光学レンズ４１は−１０．４℃と大幅に降下し、断熱部材５１及び連結部材４２の効果が実証された。
この場合、断熱部材５１がヒートシンク側に介在していることによって、ＬＥＤの温度は少し高くなるが、光学レンズ４１の温度を大幅に、上述した光学モジュール５０よりもさらに低く降下させることができる。従って、ＬＥＤの温度上昇は許されるが、光学レンズ４１の温度上昇の許容範囲が狭い場合には、光学モジュール６０が光学モジュール５０と比較して有利である。

尚、上述した光学モジュール４０，５０，６０における連結部材４２，５１の放熱フィン４２ｄは、板状のプレートフィンとして構成されているが、これに限らず、ピンフィンとして構成されていてもよく、また図１１に示すようにコルゲートフィン４２ｅとして構成されていてもよい。

これに対して、連結部材４２，５１の放熱フィン４２ｄは、図１２及び図１３に示すように筒状に形成されていてもよい。
図１２においては、放熱フィン４２ｄは、断面が中空方形の連結部材４２または５１の中空部内で、ベース部４２ａと平行に延びるように形成されている。
また、図１３においては、放熱フィン４２ｄは、断面が中空方形の連結部材４２または５１の中空部内で、ベース部４２ａに対して垂直に延びるように形成されている。
これにより、連結部材４２または５１の中空部内において、筒状の内部空間を空気が上昇することにより、放熱フィン４２ｄが所謂対流効果により効率良く放熱される。

［実施例７］
図１４は、本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示している。
図１４において、光学モジュール７０は、図１１の光学モジュール６０に対して、連結部材４２がヒートシンク４３とは別体に構成され、ヒートシンク４３に対して後付けされている点で異なる構成になっている。

このような構成の光学モジュール７０によれば、図１１の光学モジュール６０と同様に作用する。
この場合、連結部材４２の放熱フィン４２ｄが複雑な形状であって、ヒートシンク４３と一体成形が困難である場合に、連結部材４２をヒートシンク４３と別体に構成した後、連結部材４２をヒートシンク４３に取り付ければよい。
尚、他の光学モジュール２０から５０においても、同様に連結部材４２をヒートシンク４３と別体に構成することが可能である。

本発明によるＬＥＤ光源は、車両用灯具１０または光学モジュール２０〜７０として構成されているが、例えばヘッドランプ等の車両前照灯やフォグランプ等の補助前照灯、あるいはデイタイムランニングランプ等を含む各種車両用灯具や、屋外，屋内における照明灯に本発明を適用することが可能である。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、小型・軽量で且つ樹脂製の光学部材が熱により溶けて変形することのないようにした、極めて優れたＬＥＤ光源装置が提供され得ることになる。

本発明による車両用灯具の実施形態の構成を示す概略断面図である。 図１の車両用灯具で使用される断熱部材の構成例を示す拡大斜視図である。 本発明による光学モジュールの実施形態の構成を示す概略断面図である。 本発明による光学モジュールの他の実施形態の構成を示す概略断面図である。 本発明による光学モジュールの他の実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図５の光学モジュールの変形例を示す斜視図である。 図５の光学モジュールの他の変形例を示す斜視図である。 図５の光学モジュールの他の変形例を示す斜視図である。 本発明による光学モジュールの他の実施形態の概略構成を示す（Ａ）斜視図及び（Ｂ）平面図である。 本発明による光学モジュールの他の実施形態の概略構成を示す斜視図である。 図１０の光学モジュールの変形例を示す平面図である。 図１０の光学モジュールの変形例を示す斜視図である。 図１０の光学モジュールの変形例を示す斜視図である。 図１１の光学モジュールの変形例を示す平面図である。 従来の車両用灯具の構成例を示す概略断面図である。 従来の光学モジュールの構成例を示す（Ａ）斜視図及び（Ｂ）断面図である。 従来の光学モジュールの他の構成例を示す（Ａ）斜視図及び（Ｂ）平面図である。

符号の説明

１０ 車両用灯具
１１ ＬＥＤ基板
１１ａ ＬＥＤ
１２ リフレクタ（光学部材）
１３ ハウジング
１４ アウターレンズ
１５ ヒートシンク
１６ 断熱部材
２０，３０，４０，５０，６０，７０ 光学モジュール
２１ 熱伝導部材
２２ ＬＥＤ
２３ 光学レンズ
２４ ヒートシンク
２５ 支持部材
２６ 断熱部材
３１ 連結部材
４１ 光学レンズ
４２ 連結部材
４３ ヒートシンク
５１ 断熱部材

Claims (7)

1. 少なくとも一つのＬＥＤから成るＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源の個々のＬＥＤからの光を配光制御する樹脂製の光学部材と、上記ＬＥＤ光源からの熱を放熱するためのヒートシンクと、から構成されており、上記光学部材が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに連結され支持されている、ＬＥＤ光源装置であって、 上記光学部材と上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクとの間に、熱抵抗の高い部分が介在していることを特徴とする、ＬＥＤ光源装置。
2. 上記熱抵抗の高い部分が、熱伝導率の高い材料から成る断熱部材により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＬＥＤ光源装置。
3. 上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンク側の接触面積が小さい掛け橋構造として形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤ光源装置。
4. 上記熱抵抗の高い部分が、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクと上記光学部材との間の接触部分に表面積を大きくする放熱フィンを備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＬＥＤ光源装置。
5. 上記光学部材が、順次に断熱部材，掛け橋構造を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
6. 上記光学部材が、順次に掛け橋構造，断熱部材を介して、上記ＬＥＤ光源またはヒートシンクに対して熱的に接続されていることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。
7. 上記掛け橋構造がヒートシンクと一体に構成されていることを特徴とする、請求項１，３〜５の何れかに記載のＬＥＤ光源装置。

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