JP2014212085A - 発光ダイオードを用いた照明灯及び車両用前照灯 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム製で口金に達する部位まで太い円柱状であって遮光壁Aと遮光壁Bを形成するように作られた平坦部に、発光ダイオード1が搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を直接固定した上部構造と、細い円柱状であって短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒6−1を有する下部構造からなる一体的に連結された光源支持体6を、短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒6−1で、口金7を介して中心部が空洞になっているアルミニウム製放熱台座8に嵌合させ、アルミニウム製の光源支持体6の放熱とアルミニウム製放熱台座8の放熱と放熱台座8の空洞部の空気の対流で冷却することにより、発光ダイオード1からの発熱を逃がすことを特徴とする発光ダイオード1を用いた照明灯及びそれを用いた車両用前照灯。
【選択図】図7
Description
しかし、いずれの文献にも発光ダイオードの光束が1300ルーメン以上である車両前照灯については開示されていない。
すなわち本発明は、アルミニウム製で口金に達する部位まで太い円柱状であって遮光壁Aと遮光壁Bを形成するように作られた平坦部に、発光ダイオードが搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を直接固定した上部構造と、細い円柱状であって短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒を有する下部構造からなる一体的に連結された光源支持体を、短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒で、口金を介して中心部が空洞になっているアルミニウム製放熱台座に嵌合させ、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒の先端部が空洞部の浅く侵入した位置で固定し、アルミニウム製の光源支持体の放熱とアルミニウム製放熱台座の放熱と放熱台座の空洞部の空気の対流で冷却することにより、発光ダイオードからの発熱を逃がすことを特徴とする発光ダイオードを用いた照明灯である。
また、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、発光ダイオードが搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒に超音波溶接により直接固定した構造とすることができる。
さらに、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、光源支持体の下部構造である短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒を、口金を介して中心部が空洞になっているアルミニウム製放熱台座に嵌合させ、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒の先端部が空洞部の浅く侵入した位置で固定し、溶融したアルミニウムを口金側の空洞部の空間に流し込み、アルミニウム製放熱台座の口金側の放熱兼熱伝導棒の一部を固定することができる。
さらに、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、アルミニウム製放熱台座の空洞部が円柱状若しくは角柱状であって、空洞部に耐水性のモータにより駆動されるファンを装備することができる。
また、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、発光ダイオードの光束が1300ルーメン以上とすることができる。
またさらに本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、光源支持体と口金と放熱台座をアルミニウムで一体成型することができる。
また、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯を用いた車両用前照灯は、光源中心部から口金基準面までの距離が、31.25mm、24.55mm、31.625mm、27.375mm、27.25mm、27.4mm、26.85mm、27.5mm、27.05mm、31.5mm、18mm、31.25mm、27.1mmのいずれかとすることができる。
図3に示すように、発光ダイオードは発光ダイオード(LED)取り付部2により、アルミニウム板5に取り付けられ、半導体基板4は、熱伝導性の優れた接着剤でアルミニウム板5に取り付けられている。
また、当業者であれば、本発明の発光ダイオードを用いた照明灯では、構造が比較的簡単であるので、光源支持体と口金と放熱台座をアルミニウムで一体成型することができる。
固定方法は熱伝導性の接着剤により固定しても良く、金属ペーストを塗布した後、ねじ止めにより固定しても良く、超音波溶接により、固定しても良い。放熱兼熱伝導性の優れた接着剤としてはDiemat Inc.製、SK30N、SK60N、SK70N、SK100N、SK100SDN、SK100SFNなどが挙げられる。金属ペーストとしては金ペースト、銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペーストなどが知られているが、散熱性や経済性から見ると銀ペーストが好ましい。銀ペーストの例としてはCT212M,CT284R、CT285(京セラケミカル(株))、TB3300シリーズ((株)スリーボンド)などが挙げられる。
これらの固定方法の中では超音波溶接による固定は発光ダイオードユニットを不用な物質の介在が無く、直接固定することができ、また、接着剤の塗布工程や金属ペーストの塗布工程およびねじ止め工程を省略することができるので、最も好ましい。
当然、接着剤や金属ペーストによる固定と超音波溶接を併用することもできる。また、超音波溶接による固定を行った後、ねじ止めにより固定しても良い。
光源より発せられた光は、反射鏡により反射され、投影レンズを通して、必要な配光が得られる。光源は、高出力、高輝度の発光ダイオードである。発光ダイオード1は、通常800ルーメン以上、より望ましくは1000ルーメン以上である。
発光ダイオード1は、外部電源接続端子3より導線3−1で電力を供給されている。発光ダイオード1は、半導体基板4に取付け部2により取り付けられ、取付け部2の端部は金属薄板5に達し、熱伝導を補助する。
通常、高出力発光ダイオードは、冷却ファンだけだと、点灯と同時に時間とともに急激に照度が低下し、約60分くらいで、1300ルーメンのものが、1000ルーメンにまで低下する。
一例としてアルミニウム地金、アルミニュウム合金、番手、1100、3003、4032、4043、5052、6061、6063等が挙げられる。
平坦部に、発光ダイオードが搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を、超音波加熱等により固着させる。
なお、遮光壁A又は遮光壁Bの角度は、図5及び図6では、90度の例を示したが遮光の目的が達成できる範囲の角度を選ぶことが出来る。
金属ペーストとしては金ペースト、銀ペースト、銅ペースト、ニッケルペーストなどが知られているが、散熱性や経済性から見ると銀ペーストが好ましい。銀ペーストの例としてはCT212M,CT284R、CT285(京セラケミカル(株))、TB3300シリーズ((株)スリーボンド)などが挙げられる。
嵌合は超音波振動による溶接により行うことも出来、表面が金属ペーストを用いた場合より緊密に嵌合することが出来る。
接続も、コネクタで結線してもよいし、カバーで一体的に固着と同時に結線するタイプでもよい。
本発明者は、2000ルーメン以上の高輝度発光ダイオードについても、試験研究してきたが、1300ルーメンの高輝度発光ダイオードと同様の高い照度性能を得ることができることを確認した。
したがって、約80℃以下に基板が保持されるよう、放熱フィンのフィン、冷却ファン等を考慮して設計されなければならない。
本発明の実施例を示す。
ファンを回転させた時は実施例2と同じであり、ファンを停止させた時では、明るさは以下の通りであった。
本発明の発光ダイオードを用いた車両用前照灯の特性を表1に示す。
バナジン酸ビスマスの前駆物質であるバナジウム(III)アセチルアセトナート(98%)1.3gと2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の2−エチルヘキサン酸溶液(Bi:25%)4.0gをエタノール40gに溶解させ、ゾルーゲル反応により得られたシリコーン樹脂アルコール溶液(不揮発分20%)0.65gと混合した液をガラス電球(内径15mm、長さ45mmの円筒形)に約1μmの膜厚となるようにスプレー塗布し、室温で10分乾燥後、450℃で30分間焼成し、レモンイエロー色透明ガラス電球を得た。このガラス電球を発光ダイオードを用いた照明灯の外側に被せて、結線し、点灯させたところ、黄色光を発した。
車両用前照灯は、所定の規格があり、発光ダイオードによる車両用前照灯においても、従来のハロゲンランプや高輝度放電ランプと同様の規格で作成することが出来る。
発光ダイオードは、黄色以外の色は出すことが出来るので、発光ダイオードによる車両用前照灯は、とくにガラス電球は必要としない。
規格を表2に示す。
2発光ダイオード(LED)取り付部
3外部電源接続端子
3−1外部電源接続線
4発光ダイオード(LED)が搭載されている半導体基板
5金属薄板
6光源支持体
6−1 光源支持体の放熱兼熱伝導棒
7口金
7−1口金の電球体取付け部
7−2口金の放熱兼熱伝導棒挿入部
8放熱台座
8−1放熱台座の表面のフィン
8−2放熱台座の放熱兼熱伝導棒挿入部
8−3放熱台座の空洞部
8−4放熱台座の空洞部に入れられた冷却用電動ファン
9 ガラス電球(黄色)
10 ファン
Claims (9)
- アルミニウム製で口金に達する部位まで太い円柱状であって遮光壁Aと遮光壁Bを形成するように作られた平坦部に、発光ダイオードが搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を直接固定した上部構造と、細い円柱状であって短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒を有する下部構造からなる一体的に連結された光源支持体を、短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒で、口金を介して中心部が空洞になっているアルミニウム製放熱台座に嵌合させ、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒の先端部が空洞部の浅く侵入した位置で固定し、アルミニウム製の光源支持体の放熱とアルミニウム製放熱台座の放熱と放熱台座の空洞部の空気の対流で冷却することにより、発光ダイオードからの発熱を逃がすことを特徴とする発光ダイオードを用いた照明灯。
- 発光ダイオードが搭載されている半導体基板を固着したアルミニウム板を、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒に超音波溶接により直接固定した構造の請求項1に記載した発光ダイオードを用いた照明灯。
- 光源支持体の下部構造である短いアルミニウム製の放熱兼熱伝導棒を、口金を介して中心部が空洞になっているアルミニウム製放熱台座に嵌合させ、アルミニウム製の放熱兼熱伝導棒の先端部が空洞部に浅く侵入した位置で固定し、溶融したアルミニウムを口金側の空洞部の空間に流し込み、アルミニウム製放熱台座の口金側の放熱兼熱伝導棒の一部を固定した請求項1又は2に記載した発光ダイオードを用いた照明灯。
- 前記光源支持体の上部構造のアルミニウム表面に放熱用の溝若しく放熱用フィンを設け、かつ、放熱用のフィンが外周に設けられ、且つ中心部が空洞になっている放熱台座の空洞部が円柱状若しくは角柱状である請求項1〜3のいずれかに記載された発光ダイオードを用いた照明灯。
- アルミニウム製放熱台座の空洞部が円柱状若しくは角柱状であって、空洞部に耐水性のモータにより駆動されるファンを装備した請求項1〜4のいずれかに記載された発光ダイオードを用いた照明灯。
- 発光ダイオードの光束が1300ルーメン以上である請求項1〜5のいずれかに記載された発光ダイオードを用いた照明灯。
- 光源支持体と口金と放熱台座をアルミニウムで一体成型した請求項1に記載した発光ダイオードを用いた照明灯。
- 車両の前後方向に伸びる光軸上に、投影レンズ及び光源支持体の中心軸を配置し、光源支持体には、発光ダイオードよりなる光源を光軸に対して上面及び/又は下面に取り付け、光源より発した光が、前記投影レンズを通して光軸方向にほぼ投影するように、前記光軸上に反射鏡を設けた車両用前照灯において、光源として、請求項1〜7のいずれかに記載された発光ダイオードを用いた照明灯を用いた車両用前照灯。
- 光源中心部から口金基準面までの距離が、31.25mm、24.55mm、31.625mm、27.375mm、27.25mm、27.4mm、26.85mm、27.5mm、27.05mm、31.5mm、18mm、31.25mm、27.1mmのいずれかである請求項7に記載した発光ダイオードを用いた照明灯を用いた車両用前照灯。
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