JP4235906B2 - 自転車用ｌｅｄランプ - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
特開２００２−１３３９１２
特開２００１−２９４１８５
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。
すなわち本発明は、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、該ランプケースを保持して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、ランプブラケットは自転車フレーム取付用基部から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の金属製で、基部およびランプケース保持部を外部に露出させるとともに、先端部をランプケース内に入り込ませて該先端部にＬＥＤ発光素子を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。
また本発明は、ＬＥＤ発光素子が１Ｗ以上の高出力ＬＥＤである自転車用ＬＥＤランプに関する。 さらに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自転車用ＬＥＤランプに関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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Claims (3)
- 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、該ランプケースを保持して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、ランプブラケットは自転車フレーム取付用基部から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の金属製で、基部およびランプケース保持部を外部に露出させるとともに、先端部をランプケース内に入り込ませて該先端部にＬＥＤ発光素子を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。
- ＬＥＤ発光素子が１Ｗ以上の高出力ＬＥＤである請求項１に記載の自転車用ＬＥＤランプ。
- 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。
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