JP5033559B2 - LED lamp unit - Google Patents
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Description
本発明はLEDを光源とするLEDランプユニットに関する。 The present invention relates to an LED lamp unit using an LED as a light source.
LEDは温度上昇によって発光効率が低下するという特性を有している。LEDの温度上昇の要因は、点灯時の自己発熱や高温環境下に晒された場合等が考えられる。 The LED has a characteristic that the light emission efficiency decreases as the temperature rises. Possible causes of LED temperature rise include self-heating during lighting and exposure to a high temperature environment.
一方、LEDは各種ランプに比較して一般的に小型、低消費電力、長寿命等の利点を有しており、従来この利点を利用してハイマウントストップランプ、ストップアンドテールランプ、方向指示灯等の車両用灯具の光源として使用され、近年ではLEDを光源とする車両用前照灯の提案もなされている。 On the other hand, LEDs generally have advantages such as small size, low power consumption, and long life compared to various lamps. Conventionally, LEDs have been used to make high-mount stop lamps, stop-and-tail lamps, turn signals, etc. In recent years, a vehicle headlamp using an LED as a light source has been proposed.
LEDを光源とする前照灯においては、例えば、前面レンズとハウジングによって灯室を形成し、その灯室内にLEDを光源とするLEDランプユニットを支持したものがある。この場合、LEDランプユニットは前照灯として必要な照射光量を確保するために光源となるLEDを大電力で駆動する必要があること、密閉された灯室内にあって使用環境温度が高いこと等によりLEDがジャンクション温度の限界値で使用されることが少なくない。 Some headlamps using LEDs as light sources include, for example, a lamp chamber formed by a front lens and a housing, and an LED lamp unit using LEDs as a light source is supported in the lamp chamber. In this case, the LED lamp unit needs to drive the LED as a light source with high power in order to secure the amount of irradiation light necessary as a headlamp, the use environment temperature is high in a sealed lamp room, etc. Therefore, the LED is often used at the limit value of the junction temperature.
すると、LEDの自己発熱および環境温度(周囲温度)によってLED自体の温度が上昇し、その結果、LEDの発光効率が低下して灯具の照射光量が低減すると共に、配光性能の悪化によって極端な場合には灯具に要求される配光規格を満足しなくなる可能性を有している。 Then, the temperature of the LED itself increases due to the self-heating of the LED and the environmental temperature (ambient temperature). As a result, the light emission efficiency of the LED decreases, the amount of light emitted from the lamp decreases, and the light distribution performance deteriorates. In some cases, the light distribution standard required for the lamp may not be satisfied.
そこで、上記問題の発生を抑制する目的で、灯室内に支持するLEDランプユニットを図12に示すような構成にすることが提案されている。それは、LEDランプユニット50をプロジェクタタイプのユニット構造とするものであり、その構成部材は、楕円を基調とする反射面51を有する上側リフレクタ52、シェード53が一体に形成された下側リフレクタ54、所定の配光パターンを形成する投影レンズ55、LED光源56が実装されたLED実装基板57、取付面58と放熱部59で構成されたヒートシンク部材60からなっている。
Therefore, for the purpose of suppressing the occurrence of the above problem, it has been proposed that the LED lamp unit supported in the lamp chamber be configured as shown in FIG. The
そして、ヒートシンク部材60の取付面58上に絶縁性熱伝導フィルムを介してLED実装基板57が載置されると共に、該LED実装基板57を覆うように上側リフレクタ52と下側リフレクタ54も取り付けられ、上側リフレクタ52と下側リフレクタ54で形成された開口縁部に投影レンズ55が保持されている。
The
上記構成のLEDランプユニット50において、LED光源56に電力を供給して点灯させると、LED光源56から上側リフレクタ52の反射面51に向かって出射された光は反射面51で反射されてその反射光の一部が下側リフレクタ54に一体形成されたシェード53でカットオフ(遮光)され、シェード53を通過した残りの反射光が投影レンズ55内を導光されてカットオフラインを有する所定の配光パターンでLEDランプユニット50外に照射される。
In the
このとき、LED光源56の点灯時に発生した熱は、LED実装基板57および絶縁性熱伝導フィルムを介してヒートシンク部材60の取付面58から放熱部59に伝導されて移動し、放熱部59からLEDランプユニット50外に放散されてLED光源56の温度上昇が抑制されるというものである(例えば、特許文献1参照。)。
At this time, the heat generated when the
また、図13に示すような構成の前照灯ユニット80も提案されている。それは、光軸Zに沿って前方から順次、投影レンズ81、シェード82、LED光源83が配設されると共に、LED光源83から出射された光を前方に反射させるリフレクタ84が該LED光源83を覆うように配設されている。
A
更に、水平板85aおよび垂直板85bからなるT字状の取付板85を備えており、水平板85aの両面の各面に夫々1個のLED86、87が取り付けられ、垂直板85bの前面および後面に放熱部材88が取り付けられてサブアッシ89が構成されている。
Further, a T-
そして、LED86、87の点灯時に発生した熱は、取付板85の水平板85aに移動し、水平板85aを伝導されて垂直板85bに移動し、垂直板85bを伝導されて放熱部材88に移動し、放熱部材88から前照灯ユニット80外に放散されてLED86、87の温度上昇が抑制されるというものである(例えば、特許文献2参照。)
上記「特開2007−109613号公報」で提案されたLEDランプユニット50は、LED光源56がヒートシンク部材60を構成する取付面58と放熱部59、上側リフレクタ52、下側リフレクタ54および投影レンズ55で形成される密閉空間61内に位置する構造となっており、LED光源56の発熱がヒートシンク部材60の放熱部59からLEDランプユニット50外に放散されると同時に、ヒートシンク部材60の取付面58からLED光源56を内包する密閉空間61内にも放散される。
The
そのため、密閉空間61内にこもった熱がLED光源56の周囲温度を上昇させ、ヒートシンク部材60による放熱効果が低減してLED光源56の温度上昇の抑制が阻害されることになる。
Therefore, the heat trapped in the sealed
また、上記「特開2006−107875号公報」で提案された前照灯ユニット80は、LED86、87で発生した熱が放熱部材88に伝導されるまでに熱伝導抵抗の高い水平板85aを伝導されるために放熱部材88に至るまでに熱伝導効率が悪く、そのため放熱効果が低減してLED86、87の温度上昇の抑制が阻害されることになる。
Further, the
そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、LEDを光源とするLEDランプユニットを放熱性の高い構造とすることによりLED光源の温度上昇を抑制し、よってLEDの発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となるLEDランプユニットを提供することにある。 Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and the object of the present invention is to suppress the temperature rise of the LED light source by making the LED lamp unit with the LED a light source having a high heat dissipation structure, Accordingly, an object of the present invention is to provide an LED lamp unit in which a decrease in light emission efficiency of the LED is suppressed and a predetermined amount of irradiation light can be secured.
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に記載された発明は、LED光源と、前記LED光源を載置し該LED光源の点灯時に発生する熱を外部に放散するためのヒートシンクと、前記LED光源を覆うように配置されて該LED光源から出射された光を前方に向けて反射するリフレクタを備えたLEDランプユニットであって、前記LEDランプユニットは、該LEDランプユニットの前記ヒートシンク側を上側にして搭載され、前記ヒートシンクは、前記LED光源を載置したベース部と複数のフィン部が一体化され、前記ベース部はLEDランプユニットの照射軸に対して後方に向かって下側に傾斜し、前記LED光源は前記リフレクタと対向する側の面で、前記傾斜したベース部の上方側となる位置に搭載されており、前記フィン部は、前記ベース部の前記LED光源が搭載された面と反対側の面から上方に向かって後方に傾斜して形成され、かつ、前記LED光源が位置する前記ベース部に対応する位置に形成されたLED光源側フィン部と、前記ベース部の前記LED光源が搭載された面と反対側の面から上方に向かって後方に傾斜して形成され、かつ、前記LED光源より下方の前記ベース部に対応する位置に形成されたLED光源から離れた側のフィン部を備え、前方に位置する前記LED光源側フィン部の長さに対して後方に位置する前記LED光源から離れた側のフィン部の長さが長くなっており、かつ、前記LED光源側フィン部よりも、前記LED光源から離れた側のフィン部の面積が大きくなっていることを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention described in
また、本発明の請求項2に記載された発明は、請求項1において、前記リフレクタは、後方にリフレクタ固定部を備え、当該リフレクタ固定部に前記LED光源から離れた側のフィン部を形成した前記ベース部が接続されていることを特徴とするものである。
Moreover, the invention described in
また、本発明の請求項3に記載された発明は、請求項2において、前記ベース部は、前記リフレクタに対向する前側と、前記リフレクタ固定部と接続する後側からなり、前側が後側に比べて短いことを特徴とするものである。
Further, in the invention described in
本発明のLEDランプユニットは、LED光源の点灯時に発生する熱を外部に放散するためのヒートシンクを設けると共に、LEDランプユニットを車両に搭載する際にヒートシンクが上側に位置するような構成とした。 The LED lamp unit of the present invention is provided with a heat sink for dissipating heat generated when the LED light source is turned on to the outside, and the heat sink is positioned on the upper side when the LED lamp unit is mounted on a vehicle.
その結果、LED光源から発生した熱が効率良く外部に放散されるため、高い放熱性能によってLED光源の温度上昇が抑制され、よってLED光源の発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となるLEDランプユニットが実現できた。 As a result, the heat generated from the LED light source is efficiently dissipated to the outside, so that the temperature rise of the LED light source is suppressed by high heat dissipation performance, and thus the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is suppressed and a predetermined amount of light is secured. An LED lamp unit that can be used has been realized.
以下、この発明の好適な実施形態を図1〜図11を参照しながら、詳細に説明する(同一部分については同じ符号を付す)。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、これらの実施形態に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11 (the same parts are given the same reference numerals). The embodiments described below are preferable specific examples of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. Unless stated to the effect, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は本発明のLEDランプユニットに係わる実施例1の概略断面図である。以下の図は図面上の上方向を車両の上方向とし、図面上の下方向を車両の下方向とし、図面上の左方向を車両の前方方向とし、図面の右方向を車両の後方方向としたときの、LEDランプユニットの車両搭載状態(方向)を示している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of
LEDランプユニット1はLED光源2、LED光源2が実装されたLED実装基板3、LED実装基板3が絶縁性熱伝導シート(図示せず)を介して載置されたヒートシンク4、ヒートシンク4が固定されたリフレクタ5、リフレクタ5に連接されたレンズホルダ6、リフレクタ5のレンズホルダ6側のヒートシンク4と反対側(下側)の内周面からヒートシンク4側(上側)に向かって延設されたシャッタ7、レンズホルダ6に保持された投影レンズ8を備えており、プロジェクタタイプのLEDランプユニット1を構成している。
The
そして、ヒートシンク4、リフレクタ5、レンズホルダ6および投影レンズ8で閉空間9が形成され、この閉空間9内にLED光源2から出射した光の光路を制御する光学系が構成される。
The heat sink 4, the
そのうち、LED光源2は青色光を発光する青色LED素子または紫外光を発光する紫外LED素子のそれぞれと蛍光体の組み合わせによって白色光あるいは白色光に近い色調の光を放出する光源である。
Among them, the
例えば、LED素子が青色LED素子の場合、青色光に励起されて青色の補色となる黄色光に波長変換する蛍光体を用いることにより、青色LED素子から出射された青色光の一部が蛍光体を励起することによって波長変換された黄色光と、青色LED素子から出射された青色光との加法混色によって白色に近い色調の光を生成することができる。 For example, when the LED element is a blue LED element, by using a phosphor that is wavelength-converted into yellow light that is excited by blue light and has a blue complementary color, a part of the blue light emitted from the blue LED element is phosphor. Can be generated by additive color mixing of the yellow light wavelength-converted by exciting the blue light and the blue light emitted from the blue LED element.
また、同様にLED素子が青色LED素子の場合、青色光に励起されて緑色光および赤色光にそれぞれ波長変換する2種類の蛍光体を混合したものを用いることにより、青色LED素子から出射された青色光の一部が蛍光体を励起することによって波長変換された緑色光および赤色光と、青色LED素子から出射された青色光との加法混色によって白色光を生成することもできる。 Similarly, when the LED element is a blue LED element, it is emitted from the blue LED element by using a mixture of two types of phosphors that are excited by blue light and wavelength-converted into green light and red light, respectively. It is also possible to generate white light by additive color mixing of green light and red light whose wavelengths are converted by exciting a phosphor with a part of blue light and blue light emitted from a blue LED element.
一方、LED素子が紫外LED素子の場合、紫外光に励起されて青色光、緑色光、および赤色光にそれぞれ波長変換する3種類の蛍光体を混合したものを用いることにより、紫外LED素子から出射された紫外光が蛍光体を励起することによって波長変換された青色光、緑色光、および赤色光の加法混色によって白色光を生成することもできる。 On the other hand, when the LED element is an ultraviolet LED element, it is emitted from the ultraviolet LED element by using a mixture of three types of phosphors that are excited by ultraviolet light and convert wavelengths of blue light, green light, and red light, respectively. White light can also be generated by additive color mixing of blue light, green light, and red light whose wavelengths are converted by exciting the phosphor with the ultraviolet light.
更に、LED素子から出射される光の色調と蛍光体のとを適宜に組み合わせることによって白色光以外の種々な色調の光を生成することができる。 Furthermore, light of various color tones other than white light can be generated by appropriately combining the color tone of the light emitted from the LED element and the phosphor.
ヒートシンク4はベース部4aとフィン部4bからなり、ベース部4aは一定の厚みからなる板状を呈しており、その平面がランプユニット1の照射軸Xと略平行に位置している。フィン部4bはベース部4aのLED実装基板3が載置された面と反対側の面に上方に向かって平行に並設された複数の板状のフィンを有しており、フィン部4bの両横端部4baはベース部4aに対して略垂直に延びており、ベース部4aと対向する側にある先端部4bbはベース部4aと略平行に延びている。また、ヒートシンク4は熱伝導性が良好な材料からなっており、例えばAl、Al合金、Cu、およびCu合金等のうちいずれかの金属からなっている。
The heat sink 4 includes a
但し、ヒートシンク4は鋳造やロウ付けやカシメ等の方法により製造され、ロウ付けやカシメ等の方法によってベース部4aにフィン部4bを後付けする場合は、フィン部4bをベース部4aと異なる材料でコルゲートフィンやプレートフィンとすることができる。
However, the heat sink 4 is manufactured by a method such as casting, brazing or caulking. When the
リフレクタ5は該リフレクタ5のレンズホルダ6側の内底面から上方に向かって延びるシャッタ7を有しており、上記ヒートシンク4と同様に、例えばAl、Al合金、Cu、およびCu合金等のうちいずれかの金属で形成することもできるし、樹脂材料で形成することもできる。いずれの場合もリフレクタ5は内周面を反射面とする3つの領域からなっている。
The
そのうち、第1のリフレクタ領域5aは、LED光源2を覆うように該LED光源2近傍を第1の焦点F1の位置とし、シャッタ7の上端部7a近傍を第2の焦点F2の位置とする楕円系面からなる内周面を有しており、該内周面は楕円系反射面5aaとなっている。第1の焦点F1および第2の焦点F2を含む長軸はこのランプユニット1の照射軸Xと略同一直線上に位置する。
Among them, the
第2のリフレクタ領域5bは、上記第1のリフレクタ領域5aと同様にLED光源2を覆うようにLED光源2近傍を第1の焦点F1の位置とし、第3のリフレクタ領域5cの内周面の第1の焦点F3近傍の位置を第2の焦点の位置とする楕円系面からなる内周面を有しており、該内周面は楕円系反射面5bbとなっている。
The
第3のリフレクタ領域5cは、第2のリフレクタ領域5bの内周面の第2の焦点F3近傍の位置を第1の焦点の位置とし、シャッタ7の上端部7a近傍を第2の焦点F2の位置とする楕円系面からなる内周面を有しており、該内周面は楕円系反射面5ccとなっている。
In the
よって、シャッタ7は上記リフレクタ5の各楕円系反射面5aa、5bb、5ccと投影レンズ8の間に位置し、上端部7aがLEDランプユニット1からの照射ビームのカットオフラインを形成する。
Therefore, the
レンズホルダ6は略円筒形状を呈しており、照射方向側の開口に投影レンズ8を保持している。
The
投影レンズ8は少なくとも照射方向に膨らんだ凸レンズからなっている。
The
上記構成のランプユニット1において、第1の焦点F1の位置にあるLED光源2が点灯して該LED光源2から第1のリフレクタ領域5aの楕円系反射面5aaの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面5aaで反射されて反射光が第2の焦点F2の位置にある、シャッタ7の上端部7a方向に向かい、その一部はシャッタ7によって光路が遮られる。
In the
一方、第1のリフレクタ領域5aの楕円系反射面5aaで反射された光のうちシャッタ7に遮られることのない反射光はレンズホルダ6内を伝搬されて投影レンズ8に至る。
On the other hand, of the light reflected by the elliptical reflecting surface 5aa of the
また、第1の焦点F1の位置にあるLED光源2から第2のリフレクタ領域5bの楕円系反射面5bbの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面5bbで反射されて反射光が第2の焦点F3の方向に向う。該第2の焦点F3は第3のリフレクタ5cの第1の焦点でもあり、焦点F3の方向に向かった反射光は第3のリフレクタ領域5cの楕円系反射面5ccで再度反射されて反射光が第2の焦点F2の位置にある、シャッタ7の上端部7a近傍方向に向かい、その一部はシャッタ7によって光路が遮られる。
The light emitted from the LED
一方、第3のリフレクタ領域5cの楕円系反射面5ccで反射された光のうちシャッタ7に遮られることのない反射光はレンズホルダ6内を伝搬されて投影レンズ8に至る。
On the other hand, the reflected light not blocked by the
このようにLED光源2から出射して楕円系反射面5aaで1回反射して投影レンズ8に至った光、およびLED光源2から出射して楕円系反射面5bbと楕円系反射面5ccで2回反射して投影レンズ8に至った光はいずれも投影レンズ8内を導光され、集束しながらカットオフラインを有する所定の配光パターンでLEDランプユニット1外に照射される。
In this way, the light emitted from the LED
それと同時に、LED光源2が点灯すると該LED光源2が発熱するが、この熱は図2に示すように、LED光源2が実装されたLED実装基板3および絶縁性熱伝導シートを介して該LED実装基板3が載置された、ヒートシンク4の板状のベース部4aに伝導されて移動し、ベース部4aに移動した熱は更にベース部4aの、LED実装基板3が載置された面と反対側の面に上方に向かって平行に並設された複数の板状のフィンからなるフィン部4bに伝導されて移動し、フィン部4bから外部に放散される。
At the same time, when the
このとき、ヒートシンク4のベース部4aおよびフィン部4bはいずれもLED光源2の上方に位置しているため、LED光源2で発生した熱は高い熱伝導効率で且つスムーズに順次ベース部4aおよびフィン部4bに伝導されて移動し、フィン部4bから上方に向かう対流の流れに沿ってLEDランプユニット1外に放散されると共に、LED光源2が収容された閉空間9内に放散されることはほとんどない。
At this time, since the
その結果、高い放熱性能によってLED光源の温度上昇が抑制され、よってLED光源の発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となる。 As a result, the temperature rise of the LED light source is suppressed by the high heat dissipation performance, and thus the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is suppressed, and it becomes possible to secure a predetermined amount of irradiation light.
図3は実施例2の概略断面図である。実施例2は実施例1とヒートシンク4のフィン部4bの形状、ヒートシンク4の配置方向、およびリフレクタ5の形状が異なる。
FIG. 3 is a schematic sectional view of the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the
具体的には、リフレクタ5のヒートシンク4を固定するリフレクタ固定部5dがランプユニット1の照射軸Xに対して後方に向かって下側に傾斜している。
Specifically, the
よって、ヒートシンク4のベース部4aおよびベース部4aに載置されたLED実装基板3もLEDランプユニット1の照射軸Xに対して後方に向かって下側に傾斜している。
Therefore, the
ヒートシンク4のフィン部4bは2分割されており、前方に位置するフィン部4cの長さに対して後方に位置するフィン部4dの長さが長くなっている。フィン部4c、4dからなるフィン部4bの両横端部4baはベース部4aに対して略垂直に延びており、ベース部4aと対向する側にあるフィン部4c、4dの先端部4cb、4dbはベース部4aと略平行に延びている。
The
また、ヒートシンク4、リフレクタ5、レンズホルダ6および投影レンズ8で囲まれた空間10がヒートシンク4とリフレクタ5の第3のリフレクタ領域5cとの隙間11によってランプユニット1の外部と繋がっている。
A
そこで、LED光源2で発生した熱は、LED光源2が実装されたLED実装基板3および絶縁性熱伝導シートを介して該LED実装基板3が載置された、ヒートシンク4の板状のベース部4aに伝導されて移動し、ベース部4aに移動した熱は更にベース部4aの、LED実装基板3が載置された面と反対側の面に上方に向かって平行に並設された複数の板状のフィンからなるフィン部4c、4dに伝導されて移動し、フィン部4c、4dから外部に放散される。
Therefore, the heat generated in the LED
このとき、下方にLED実装基板3が位置するフィン部4cおよび下方にリフレクタ5のリフレクタ固定部5dとの接続部が位置するフィン4dが共に上方に向かって後方に傾斜しており、且つフィン部4cよりもフィン部4dの方が各フィンの面積が大きくなっている。
At this time, the fin portion 4c in which the
そこで、LED光源2で発生してヒートシンク4のベース部4aに移動した熱は、フィン部4cおよびフィン部4dに伝導されて移動するが、移動する熱量はフィン4cよりも熱容量が大きいフィン部4dの方が多く、フィン部4cからフィン部4dに向かう熱の流れが形成される。
Therefore, the heat generated by the LED
また、ヒートシンク4のベース部4aが傾斜していることにより、ヒートシンク4のフィン部4c側から外部に放散された熱がフィン部4d側に向かい、フィン部4dのフィン部4c側と反対側から上方に向かう対流も形成される。
Further, since the
よって、LEDランプユニット1から遠い位置にあるフィン部4dから上方に向かう対流が形成され、対流の流路にない、ヒートシンク4とリフレクタ5の第3のリフレクタ領域5cで形成された隙間11からヒートシンク4、リフレクタ5、レンズホルダ6および投影レンズ8で囲まれた空間10に侵入する熱は少なく、空間10内に位置するLED光源2の放熱効果を低下させることはほとんどない。
Therefore, a convection heading upward from the
その結果、上記実施例1と同様に、高い放熱性能によってLED光源の温度上昇が抑制され、よってLED光源の発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となる。 As a result, similar to the first embodiment, the temperature rise of the LED light source is suppressed by the high heat dissipation performance, and thus the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is suppressed, and a predetermined irradiation light amount can be secured.
特に、実施例2の構成を採った場合において、LEDランプユニット1は、LED光源2から直上に照射される発光強度の強い光を第2のリフレクタ領域5bと第3のリフレクタ領域5cとによる2回反射で照射することができる。そのため、実施例1のLEDランプユニット1と比較して、より効率よくLED光源2からの光を利用することが可能となる。
In particular, in the case of adopting the configuration of the second embodiment, the
なお、上記実施例1および実施例2において、LEDランプユニット1はすれ違い用ビームに用いる車両用前照灯であるため、焦点F2付近にシャッタ7を設けていたが、本発明ではこれに限定されない。すなわち、光源からの光を遮光する必要のない走行用ビームを形成するためにLEDランプユニット1を用いる場合には、焦点F2付近にシャッタ7を設けない。このように構成することにより、LEDランプユニット1からはリフレクタ5からの光がそのまま投影レンズ8を介して照射される。
In the first and second embodiments, the
以下に、本発明のLEDランプユニットの放熱効果のシミュレーションおよびその結果について説明する。 Below, the simulation of the heat dissipation effect of the LED lamp unit of this invention and its result are demonstrated.
本発明の代表として上述の実施例1のLEDランプユニットの構成を採用し、比較例として図4に示す構成のLEDランプユニットを採用した。比較例は実施例1と同様に、LED光源2、LED光源2が実装されたLED実装基板3、LED実装基板3が絶縁性熱伝導シート(図示せず)を介して載置されたヒートシンク4、ヒートシンク4が固定されたリフレクタ5、リフレクタ5に連接されたレンズホルダ6、リフレクタ5のレンズホルダ6側のヒートシンク4側(下側)の内周面からヒートシンク4と反対側(上側)に向かって延設されたシャッタ7、レンズホルダ6に保持された投影レンズ8を備えたプロジェクタタイプのLEDランプユニット1である。
As a representative of the present invention, the configuration of the LED lamp unit of Example 1 described above was adopted, and an LED lamp unit having the configuration shown in FIG. 4 was adopted as a comparative example. In the comparative example, as in Example 1, the LED
実施例1と比較例の違いはヒートシンク4の位置が異なり、実施例1のヒートシンク4がLEDランプユニット1の照射軸Xに対して上側に位置するのに対し、比較例は照射軸Xの下側に位置する。つまり、比較例は実施例1を上下反転させてシャッタ7をリフレクタ5の下側の内周面に設けた構成となっている。
The difference between the first embodiment and the comparative example is that the position of the heat sink 4 is different. The heat sink 4 of the first embodiment is located on the upper side with respect to the irradiation axis X of the
シミュレーションの設定条件は、実施例1および比較例ともにヒートシンク4のベース部4aの寸法を60mm×60mm、フィン部4bの各フィンの高さを30mm、LED光源2に供給する電力を10W、周囲温度を60℃とした。
The simulation setting conditions are as follows: both the dimensions of the
図5〜図10はシミュレーション結果を表したものであり、図5は比較例において、ヒートシンク4のベース部4aのLED実装基板3が載置された面における等温度線を示しており、図6は同様の面の、Y方向(短手方向)に所定の間隔で設定されたX方向(長手方向)に平行な複数の直線の各直線上の温度分布を表わしたものであり、図7は同様の面の、X方向(長手方向)に所定の間隔で設定されたY方向(短手方向)に平行な複数の直線の各直線上の温度分布を表わしたものである。
5 to 10 show simulation results, and FIG. 5 shows isothermal lines on the surface on which the
図8は実施例1において、ヒートシンク4のベース部4aのLED実装基板3が載置された面における等温度線を示しており、図9は同様の面の、Y方向(短手方向)に所定の間隔で設定されたX方向(長手方向)に平行な複数の直線の各直線上の温度分布を表わしたものであり、図10は同様の面の、X方向(長手方向)に所定の間隔で設定されたY方向(短手方向)方向に平行な複数の直線の各直線上の温度分布を表わしたものである。
8 shows isothermal lines on the surface of the
図6および図7より、比較例はLED光源2の直下位置の温度が112℃であり、図9および図10より、実施例1はLED光源2の直下位置の温度が106℃であり、同一条件下においては、実施例1のLED光源2の直下位置における温度が比較例に対して6℃程度低下することが確認された。
6 and FIG. 7, the comparative example has a temperature of 112 ° C. immediately below the
ところで、比較例および実施例1で使用したLED光源は図11で示すような発光光束の温度依存性を有しており、LED光源の温度が50℃のときの発光光束を100%としたときの106℃のときの相対発光光束は約85%、112℃のときの相対発光光束は約83%となっており、106℃のときの相対発光光束は112℃のときよりも約2%増加することになる。 By the way, the LED light source used in the comparative example and Example 1 has the temperature dependence of the luminous flux as shown in FIG. 11, and the luminous flux when the temperature of the LED light source is 50 ° C. is 100%. The relative luminous flux at 106 ° C is about 85%, the relative luminous flux at 112 ° C is about 83%, and the relative luminous flux at 106 ° C is about 2% higher than at 112 ° C. Will do.
従って、LED光源2の温度が、ヒートシンク4のベース部4aのLED実装基板3が載置された面のLED光源2の直下位置の温度に限りなく近いと仮定すると、比較例に対してLED光源の温度を約6℃低減した実施例1の放熱効果は発光光束の2%の向上に寄与することがわかる。
Accordingly, assuming that the temperature of the LED
また、LED光源は材料によっては温度が10℃上昇すると寿命が半減するという特性のものもあり、本発明によってLED光源の温度上昇を6℃抑制できることは長寿命化による信頼性の向上にも繋がるものである。 In addition, some LED light sources have a characteristic that the lifetime is halved when the temperature rises by 10 ° C. depending on the material, and the fact that the temperature rise of the LED light source can be suppressed by 6 ° C. according to the present invention also leads to an improvement in reliability by extending the lifetime. Is.
以上説明したように、本発明のLEDランプユニットは車両に搭載したときに、LED光源を載置したヒートシンクがLEDランプユニットの上部に位置するように配置し、LED光源で発生した熱を効率良くヒートシンクで放熱するようにした。 As described above, when the LED lamp unit of the present invention is mounted on a vehicle, the heat sink on which the LED light source is placed is arranged so as to be positioned above the LED lamp unit, and the heat generated by the LED light source is efficiently obtained. Heat was dissipated with a heat sink.
その結果、高い放熱性能によってLED光源の温度上昇が抑制され、よってLED光源の発光効率の低下が抑制されて所定の照射光量を確保することが可能となる、という優れた効果を奏するものである。 As a result, the temperature rise of the LED light source is suppressed by the high heat dissipation performance, and therefore, the decrease in the light emission efficiency of the LED light source is suppressed, and it is possible to secure a predetermined irradiation light amount. .
1 LEDランプユニット
2 LED光源
3 LED実装基板
4 ヒートシンク
4a ベース部
4b フィン部
4ba 横端部
4bb 先端部
4c フィン部
4cb 先端部
4d フィン部
4db 先端部
5 リフレクタ
5a 第1のリフレクタ領域
5aa 楕円系反射面
5b 第2のリフレクタ領域
5bb 楕円系反射面
5c 第3のリフレクタ領域
5cc 楕円系反射面
5d リフレクタ固定部
6 レンズホルダ
7 シャッタ
7a 上端部
8 投影レンズ
9 閉空間
10 空間
11 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記LEDランプユニットは、該LEDランプユニットの前記ヒートシンク側を上側にして搭載され、前記ヒートシンクは、前記LED光源を載置したベース部と複数のフィン部が一体化され、前記ベース部はLEDランプユニットの照射軸に対して後方に向かって下側に傾斜し、前記LED光源は前記リフレクタと対向する側の面で、前記傾斜したベース部の上方側となる位置に搭載されており、前記フィン部は、前記ベース部の前記LED光源が搭載された面と反対側の面から上方に向かって後方に傾斜して形成され、かつ、前記LED光源が位置する前記ベース部に対応する位置に形成されたLED光源側フィン部と、前記ベース部の前記LED光源が搭載された面と反対側の面から上方に向かって後方に傾斜して形成され、かつ、前記LED光源より下方の前記ベース部に対応する位置に形成されたLED光源から離れた側のフィン部を備え、前方に位置する前記LED光源側フィン部の長さに対して後方に位置する前記LED光源から離れた側のフィン部の長さが長くなっており、かつ、前記LED光源側フィン部よりも、前記LED光源から離れた側のフィン部の面積が大きくなっていることを特徴とするLEDランプユニット。 An LED light source, a heat sink for mounting the LED light source and dissipating heat generated when the LED light source is turned on, and light emitted from the LED light source disposed so as to cover the LED light source forward An LED lamp unit having a reflector that reflects toward the
The LED lamp unit is mounted with the heat sink side of the LED lamp unit facing upward, and the heat sink has a base portion on which the LED light source is mounted and a plurality of fin portions, and the base portion is an LED lamp. The LED light source is mounted at a position on the upper side of the inclined base portion on the surface facing the reflector, and tilted downward with respect to the irradiation axis of the unit. The portion is formed so as to incline backward from the surface opposite to the surface on which the LED light source is mounted of the base portion, and is formed at a position corresponding to the base portion where the LED light source is located. The LED light source side fin portion and the surface of the base portion opposite to the surface on which the LED light source is mounted are inclined upward and rearward. The LED that is provided rearward with respect to the length of the LED light source side fin portion that is provided in the front side, including a fin portion on the side away from the LED light source that is formed at a position corresponding to the base portion below the LED light source The length of the fin part on the side away from the light source is longer, and the area of the fin part on the side away from the LED light source is larger than that of the LED light source side fin part. LED lamp unit.
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