JP3202176U - Ｌｅｄ素子の形状を棒状又は円柱状にした光源 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のヘッドライトに用いる電球用の大電流ＬＥＤであって、硫化対策を考慮した上で、組み立ての容易な構造を有するＬＥＤ素子及びそれを用いた電球を提供する。【解決手段】ＬＥＤの発光部分４１を円筒形状のガラス管３１で包み、当該ガラス管３１の両端をセラミック放熱体２２で封止する。リード線１２がセラミック放熱体２２のそれぞれの底面から外側に向かって延びる。ＬＥＤの発光部分４１を四角柱体の形状または円柱体の形状で形成する。当該ＬＥＤ素子を駆動するために必要な回路も設ける。【選択図】図１

Description

本考案は、車輌に用いる電球に適したＬＥＤ素子及びそれを用いた電球に関する。とりわけ、ヘッドランプなどに用いる高電流タイプのＬＥＤ素子及びそれを用いた電球に関する。

車両、特に作業用車両のヘッドランプなどに用いられる高輝度タイプの電球には、図３に示すように、発光部９１の裏側に放熱部９２を設けたチップ型ＬＥＤ素子が用いられる。発光部９１は、半導体からなり、ＬＥＤを点灯するのに必要な回路が含まれる。たとえば、７Ｖの電圧、１Ａの電流をかけて駆動する。

このように大電流を用いる高輝度タイプの電球に用いるチップ型ＬＥＤ素子には、硫化対策を施す必要がある。
ここで、硫化は、たとえば、放熱部９２などの部分にエラストマーを用いる場合に、架橋剤として用いられている硫黄が高熱により、雰囲気中に影響を及ぼし、金属などを硫化させることである。
リード線を接合する金属メッキの部分が硫化すると、導電性が悪くなり接触抵抗の増加による不具合が生じる可能性がある。
また、発光した光を幾何光学的に反射する反射鏡として金属板を用いる場合には、当該金属板の表面が硫化することにより、黒ずんでしまい、反射鏡としての機能が失われてしまい、その結果として、発光した光の利用が不十分となる可能性がある。
したがって、なんらかの硫化対策を講じる必要がある。

硫化対策として、これまで、提案されているものは、４つほどある。
第１に、接合部分の金属メッキに用いる金属を選択することである。硫化が起こる心配のない金を用いる、または、硫化がされてしまう銀をさけてそれ以外の金属を用いることである。特許文献１にその例が記載されている。
第２に、エラストマー内の硫黄を雰囲気中に放出しないように、高熱とならないようにすることである。たとえば、放熱ファンを設けて空冷する。
第３に、メッキした部分や、反射鏡の機能をもつ金属板の表面に適切な化合物を塗布して皮膜を形成して保護し、硫化を防ぐことである。
第４に、発光部分をガラスで覆った密閉空間に閉じ込めることである。特許文献２にその例が記載されている。特許文献２には、半球状のレンズの内部に発光部を密閉することにより硫化対策を講じた発光モジュールが記載されている。

特開２０１４−２０９６０２号公報 特開２０１４−２２５６２０号公報

特許文献２に開示されている半球状のガラスは、加工上及び組み立て上の難しさという難点がある。
本考案が解決しようとする課題は、車両のヘッドライトに用いる光源用の大電流ＬＥＤであって、硫化対策を考慮した上で、組み立ての容易な構造を有するＬＥＤ素子及びそれを用いた電球を提供することにある。

上記課題に鑑みて鋭意研究した結果、本考案者は、ＬＥＤ素子の発光部分を円筒状のガラス管内に収納し、そのガラス管の両端をセラミック放熱体により封止する。両セラミック放熱体には、ワイヤーを通す孔を設けて、リード線を通し、発光部分の端子に接合する。ガラス管内部の密閉空間は、硫黄（エラストマー）がまったく含まれない空間とする。このような構成を有するＬＥＤ素子を新規に考案した。これにより、組み立てが容易でかつ硫化対策を施したＬＥＤ素子を提供することができた。

そして、これを用いて光源を構成することにより、ヘッドライト用のＬＥＤ電球を提供することが可能となった。

すなわち、本考案に係るＬＥＤ素子は、ＬＥＤの発光部分を円筒形状のガラス管で包み、当該ガラス管の両端をセラミック放熱体で封止することを特徴とする。これにより、硫化対策を施した上で、組み立てが容易なＬＥＤ素子を提供可能となる。

本考案に係るＬＥＤ素子は、リード線が前記円筒形状のガラス管の両側に設けられた、セラミック放熱体のそれぞれの底面から延びることを特徴とする。これにより、リード線を端子に接合する作業効率が向上する。

本考案に係るＬＥＤ素子は、ＬＥＤの発光部分を四角柱体の形状で形成することを特徴とする。これにより、ガラス管への収納を可能とする。

本考案に係るＬＥＤ素子は、ＬＥＤの発光部分を円柱体の形状で形成することを特徴とする。これにより、ガラス管への収納を可能とする。

本考案に係る自動車用の電球は、上記いずれかのＬＥＤ素子を用い、当該ＬＥＤ素子を駆動するために必要な回路をも設けた電球とすることを特徴とする。
これにより、従来のヘッドランプに流用可能な自動車用電球を提供可能となる。

以上説明したように、本考案のＬＥＤ素子、電球により、硫化対策を施したＬＥＤ電球を置き換えることが容易となる。また、組み立てが容易なものを提供できる。

円筒状のガラス管をもち、当該ガラス管の内部に発光部分を収容し、前記円筒の両側にセラミック放熱体を設けたＬＥＤ素子の斜視図である。 図１に示すＬＥＤ素子の組み立て方を説明する斜視図である。図２(a)は、リード線を構成するワイヤーを示す。図２(b)は、セラミック放熱体を示す。図２（c)は、ガラス管を示す。図２(d)は、発光部分を示す。 従来のフラット型ＬＥＤ素子を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本考案のを実施するための最良形態を詳細に説明する。図１及び図２は、本考案の実施の形態を例示する図であり、この図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成および機能は同じであるものとする。

図１は、円筒状のガラス管をもち、当該ガラス管の内部に発光部分を収容し、前記円筒の両側にセラミック放熱体を設けたＬＥＤ素子の斜視図である。図２は、図１に示すＬＥＤ素子の組み立て方を説明する斜視図である。

図１において、リード線１１，１２は、導電性を有するワイヤーである。発光部分４１の端子にたとえば、金属メッキにより電気的に接合される。金属メッキは望ましくは、金メッキとする。リード線１１、１２は、極性の区別ができるように、たとえば色分けされる。
ガラス管３１は、円筒形状で、かつ透明性が高いガラス管である。ガラス管３１の両端には、セラミック放熱体２１、２２が嵌めこまれる。
セラミック放熱体２１，２２は、絶縁性のセラミックであり、硫黄を含まず、放熱性の高いもの、伝熱性の高いものから選ばれる。セラミック放熱体の円柱形状をしており、その中心軸の位置にリード線１１，１２が摺動可能な透孔が設けられる。

ガラス管３１の内部に収容される発光部分４１は、ガラス管３１に収容される大きさ、形状であればよい。たとえば、四角柱の形状とし、半導体により形成可能である。端子が両端に位置するように設計することが望ましい。
発光部分４１を、円柱形状としてもよい。たとえばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）により、円柱形状の半導体を形成することが考えられる。

≪製造時の組み立て方≫
図２は、図１に示すＬＥＤ素子の組み立て方を説明する斜視図である。図２(a)は、リード線１１，１２を構成するワイヤーを示す。図２(b)は、セラミック放熱体２１、２２を示す。図２（c)は、ガラス管３１を示す。図２(d)は、発光部分４１を示す。
組み立て方の一例を示すと、まずリード線１１をセラミック放熱体２１の透孔に通す。そして、リード線１１を発光部分４１の端子に金メッキにて接合する。その状態で、ガラス管３１に発光部分３１を収納する。
次に、リード線１１をセラミック放熱体２１の透孔に摺動させて、発光部分４１の他端の端子がガラス管３１の外に少し出るようにする。リード線１２をセラミック放熱体２２の透孔に通した状態で、ガラス管３１から少し出ている発光部分４１の端子に金メッキで接合する。
セラミック放熱体２１，２２をガラス管３１に嵌め込んで固定する。セラミック放熱体２１，２２の透孔とリード線１１，１２との隙間を埋めるために接着剤を用いる場合には、硫黄を含まない接着剤を用いることが望ましい。

≪電球の構成≫
このように構成したＬＥＤ素子に必要な駆動回路を加えたものを電球とすることができる。本考案のＬＥＤ素子は、単純な形状をしているので、従来の電球形状を流用する電球とすることが容易である。

かかる構成により、照明機器の変更、特に幾何光学的設計の変更なしに、ＬＥＤ素子の電球（ＬＥＤ電球）への置き換えが可能となる。

本考案のは、として、自動車用の電球分野における産業の利用に供することができる。

１１、１２ リード線
２１、２２ セラミック放熱体
３１ ガラス管
４１ 発光部分
９１ 発光部
９２ 放熱部

Claims (5)

1. ＬＥＤの発光部分を円筒形状のガラス管で包み、当該ガラス管の両端をセラミック放熱体で封止することを特徴とするＬＥＤ素子。
2. リード線が前記セラミック放熱体のそれぞれの底面から外側に向かって延びることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ素子。
3. 前記ＬＥＤの発光部分を四角柱体の形状で形成することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のＬＥＤ素子。
4. 前記ＬＥＤの発光部分を円柱体の形状で形成することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のＬＥＤ素子。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載するＬＥＤ素子を用い、当該ＬＥＤ素子を駆動するために必要な回路をも設けたことを特徴とする自動車用の電球。

Images