(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、ＬＥＤランプユニットで発生する熱を効率的に外部に放出すると共に、ＬＥＤランプユニットの可動性を確保するようにした、ＬＥＤランプを提供することを目的とする。【解決手段】  前方が開放した筐体１１と、この筐体内で前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤランプユニット１２と、上記筐体の開放した前面を閉じる透光性材料から成る前面レンズ１３と、を含んでいるＬＥＤランプ１０において、上記筐体の一部が高熱伝導材料により放熱部１１ａとして構成されていて、上記ＬＥＤランプユニットを支持するランプユニット支持体１２ａが、上記筐体の放熱部の内側に、上記ＬＥＤランプユニットのエーミングを可能にするように変形可能な熱伝導シート材１４を介して取り付けられ、熱的に接続されるように、ＬＥＤランプ１０を構成する。【選択図】        図１
2006302760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方が開放した筐体と、この筐体内で前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤランプユニットと、上記筐体の開放した前面を閉じる透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいるＬＥＤランプにおいて、
上記筐体の一部が高熱伝導材料により放熱部として構成されていて、
上記ＬＥＤランプユニットを支持するランプユニット支持体が、上記筐体の放熱部の内側に、上記ＬＥＤランプユニットのエーミングを可能にするように変形可能な熱伝導シート材を介して、取り付けられ、熱的に接続されていることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項２】
前方が開放した筐体と、この筐体内で前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤランプユニットと、上記筐体の開放した前面を閉じる透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいる車両用のＬＥＤランプにおいて、
上記筐体の一部が高熱伝導材料により放熱部として構成されていて、
上記ＬＥＤランプユニットを支持するランプユニット支持体が、上記筐体の放熱部の内側に、上記ＬＥＤランプユニットのエーミングを可能にするように変形可能な熱伝導シート材を介して、取り付けられ、熱的に接続されていることを特徴とする、車両用のＬＥＤランプ。
【請求項３】
上記熱伝導シート材が、厚肉の熱伝導シート材により構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ランプ。
【請求項４】
上記筐体の放熱部の外側に、放熱部材が熱的に接続されていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
上記ランプユニット支持体が、熱伝導シート材を介して、上記筐体の放熱部の内面に対して、複数箇所でそれぞれ距離可変に取り付けら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ランプ。
【請求項６】
上記筐体の放熱部が、筐体の後面，上面，下面または一方の側面に配置されていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤ素子を使用したヘッドランプ等の車両用灯具を含むＬＥＤランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源としてＬＥＤ素子を使用したＬＥＤヘッドランプは、例えば図６に示すように構成されている。
即ち、図６において、ＬＥＤヘッドランプ１は、前面が開放した樹脂製の筐体２と、この筐体２内に設けられたＬＥＤラップユニット３と、筐体２の前面を覆うように筐体２に取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ４と、から構成されている。
上記各ＬＥＤランプユニット３は、少なくとも一つのＬＥＤ素子を含んでおり、前方に向かって光を出射するように、ランプユニット支持体３ａにより筐体２の内側に支持されている。
【０００３】
このような構成のＬＥＤヘッドランプ１によれば、ＬＥＤランプユニット３に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット３のＬＥＤ素子が駆動され、発光する。そして、上記ＬＥＤランプユニット３から出射した光が、上記前面レンズ４を介して前方に向かって照射される。
【０００４】
このようなＬＥＤヘッドランプ１においては、個々のＬＥＤ素子の発光に伴って熱が発生する。
ところで、ＬＥＤ素子は一般的に温度に対して負の特性を有している。即ち温度が上昇するに従って発光効率が低減することが知られている。
従って、ＬＥＤヘッドランプにおいては、筐体２及び前面レンズ４が熱伝導性の低い樹脂製であることから、特に各ＬＥＤ素子の発熱に対する対策が重要である。
【０００５】
これに対して、特許文献１においては、筐体内温度を検出して、この筐体内温度に基づいて、ＬＥＤ素子に供給する駆動電流を制御することにより、温度上昇時には各ＬＥＤ素子の発熱量を抑制するようにした、車両用灯具が開示されている。
また、特許文献２には、各ＬＥＤをそれぞれ熱容量の大きな金属製支持部材上に支持して、各ＬＥＤで発生する熱を金属製支持部材に伝導させて、各ＬＥＤの放熱を行なうようにした、車両用前照灯が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、各ＬＥＤをそれぞれ熱伝導支持部材上に支持すると共に、この熱伝導支持部材を外部の熱放出部材に熱的に接続して、各ＬＥＤで発生する熱を熱伝導支持部材から外部の熱放出部材に伝導させて、各ＬＥＤの放熱を行なうようにした、自動車用ＬＥＤランプが開示されている。
さらにまた、特許文献４には、各ＬＥＤをヒートパイプの一端付近に支持すると共に、このヒートパイプの他端を筐体外部に配置することにより、各ＬＥＤで発生する熱をヒートパイプを介して筐体外部に放出するようにした、車両用灯具が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２７６７３８号
【特許文献２】特開２００４−３１１２２４号
【特許文献３】特開２００４−００６２９７号
【特許文献４】特開２００４−１２７７８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、これらの特許文献１及び２による技術においては、いずれも各ＬＥＤで発生する熱を筐体内に伝導させることによって、放熱するようにしており、熱を外部に放出するものではない。このため、放熱性能に限界がある。
【０００８】
これに対して、特許文献３及び４による技術においては、放熱部材、即ち熱伝導支持部材及び熱放出部材またはヒートパイプを介して、外部に熱を放出するようにしており、十分な放熱性能が得られるようになっている。
しかしながら、例えばＬＥＤランプが自動車用のヘッドランプ等の車両用灯具である場合には、ＬＥＤランプが雨水や粉塵等に暴露されることから、これらの放熱部材の外部への引出し部分が、ＬＥＤランプの信頼性を損なう可能性がある。
さらに、配光特性を調整するための所謂エーミング機構を組み込んだＬＥＤランプの場合には、ＬＥＤランプユニット及び放熱部材に可動性を付与する必要があることから、上記引出し部分を可動性に追従する構成にする必要があり、弾力性を有する材料によってシーリングしなければならない。
このため、構造が複雑になると共に、信頼性が低下する可能性があり、筐体の密閉性と放熱性の両立が困難である。
【０００９】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、ＬＥＤランプユニットで発生する熱を効率的に外部に放出すると共に、ＬＥＤランプユニットの可動性を確保するようにした、ＬＥＤランプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明の第一の構成によれば、前方が開放した筐体と、この筐体内で前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤランプユニットと、上記筐体の開放した前面を閉じる透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいるＬＥＤランプにおいて、上記筐体の一部が高熱伝導材料により放熱部として構成されていて、上記ＬＥＤランプユニットを支持するランプユニット支持体が、上記筐体の放熱部の内側に、上記ＬＥＤランプユニットのエーミングを可能にするように変形可能な熱伝導シート材を介して、取り付けられ、熱的に接続されていることを特徴とする、ＬＥＤランプにより、達成される。
【００１１】
また、上記目的は、本発明の第二の構成によれば、前方が開放した筐体と、この筐体内で前方に向かって光を照射するように配置されたそれぞれ少なくとも一つのＬＥＤ素子を有する少なくとも一つのＬＥＤランプユニットと、上記筐体の開放した前面を閉じる透光性材料から成る前面レンズと、を含んでいる車両用のＬＥＤランプにおいて、上記筐体の一部が高熱伝導材料により放熱部として構成されていて、上記ＬＥＤランプユニットを支持するランプユニット支持体が、上記筐体の放熱部の内側に、上記ＬＥＤランプユニットのエーミングを可能にするように変形可能な熱伝導シート材を介して、取り付けられ、熱的に接続されていることを特徴とする、車両用のＬＥＤランプにより、達成される。
【００１２】
本発明によるＬＥＤランプは、好ましくは、上記熱伝導シート材が、厚肉の熱伝導シート材により構成されている。
【００１３】
本発明によるＬＥＤランプは、好ましくは、上記筐体の放熱部の外側に、放熱部材が熱的に接続されている。
【００１４】
本発明によるＬＥＤランプは、好ましくは、上記ランプユニット支持体が、熱伝導シート材を介して、上記筐体の放熱部の内面に対して、複数箇所でそれぞれ距離可変に取り付けられている。
【００１５】
本発明によるＬＥＤランプは、好ましくは、上記筐体の放熱部が、筐体の後面，上面，下面または一方の側面に配置されている。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成によれば、各ＬＥＤランプユニットのＬＥＤ素子に対して外部から給電することにより、個々のＬＥＤ素子が駆動され、発光する。そして、各ＬＥＤランプユニットから出射した光が、上記前面レンズを介して前方に向かって照射される。
この場合、各ＬＥＤランプユニットのＬＥＤ素子で発生した熱は、それぞれＬＥＤランプユニットからランプユニット支持体，熱伝導シート材そして上記筐体の放熱部を介して外部に放出される。これにより、ＬＥＤランプ内で発生する熱が外部に放熱され、ＬＥＤランプ内部の特に各ＬＥＤランプユニットのＬＥＤ素子周辺の温度上昇が抑制され得る。
【００１７】
従って、各ＬＥＤランプユニットにおける個々のＬＥＤの温度が低く抑制されることによって、個々のＬＥＤ素子の温度上昇による発光効率の低下が抑制され得ることになる。
さらに、この場合、放熱部材が筐体を貫通して外部に引き出されていないので、筐体の密閉性が確実に保持され得ることになり、ＬＥＤランプの信頼性が十分に確保され得る。
【００１８】
上記熱伝導シート材が、厚肉の熱伝導シート材により構成されている場合には、熱伝導シート材が、厚さ方向に押し込まれることにより、圧縮され得る。従って、この熱伝導シート材の一側のみが厚さ方向に押し込まれることにより、ランプユニット支持体そしてＬＥＤランプユニットの可動性が得られることになる。      
【００１９】
上記筐体の放熱部の外側に、放熱部材が熱的に接続されている場合には、各ＬＥＤランプユニットから上記筐体の放熱部に伝達された熱が、さらに放熱部材を介して外部に放出され得るので、放熱効率がより向上することになる。
【００２０】
上記ランプユニット支持体が、熱伝導シート材を介して、上記筐体の放熱部の内面に対して、複数箇所，例えば四隅でそれぞれ距離可変に取り付けられている場合には、各箇所にてランプユニット支持体と上記放熱部との距離が可変であるので、簡単な構成により、各ランプユニットのエーミング機能を備えることができる。
その際、ランプユニット支持体は、熱伝導シート材を介して上記放熱部に密着した状態に保持され得るので、放熱性が損なわれるようなことはない。
【００２１】
上記筐体の放熱部が、筐体の後面，上面，下面または一方の側面に配置されている場合には、ＬＥＤランプの外形デザインや使用場所等に応じて、光が出射する前面以外の何れの面にも、放熱部を設けることが可能である。
【００２２】
このようにして、本発明によれば、少なくとも一つのＬＥＤランプユニットを有するＬＥＤランプ、例えば自動車用ＬＥＤヘッドランプ等の車両用のＬＥＤランプにおいて、各ＬＥＤランプユニットで発生する熱が、ランプユニット支持体から筐体の放熱部を介して外部に放出されるので、十分な放熱性能が得られると共に、放熱部材が筐体を貫通して外部に引き出されていないので、引出し部分にて筐体の密閉性が損なわれるようなことはなく、ＬＥＤランプの信頼性が確保され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図５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］
【００２４】
図１は、本発明によるＬＥＤランプの一実施形態の構成を示している。
図１において、ＬＥＤランプ１０は、自動車用のＬＥＤヘッドランプであって、前面が開放した樹脂製の筐体１１と、この筐体１１内に設けられたＬＥＤランプユニット１２と、筐体１１の前面を覆うように筐体１１に取り付けられた透光性樹脂材料から成る前面レンズ１３と、熱伝導シート材１４及び放熱部材１５と、から構成されている。
【００２５】
上記ＬＥＤランプユニット１２は、少なくとも一つのＬＥＤ素子（図示せず）を含んでおり、前方に向かって光を出射するように、ランプユニット支持体１２ａにより筐体１１の内側に支持されている。
【００２６】
以上の構成は、図６に示した従来のＬＥＤランプ１と同様の構成であるが、本発明実施形態によるＬＥＤランプ１０においては、さらに上記ランプユニット支持体１２ａが、弾力性の厚さ方向に変形可能な熱伝導シート材１４を介して筐体１１の放熱部１１ａに取り付けられ、熱的に接続されていると共に、その外側に放熱部材１５が取り付けられている。
ここで、上記ランプユニット支持体１２ａは、さらに複数箇所、例えば四隅にて、図示しないネジ等により前後方向に位置調整可能に、筐体１１の放熱部１１ａに対して固定保持され得るようになっている。これにより、所謂エーミング機能が実現されるようになっている。
【００２７】
上記熱伝導シート材１４は、厚肉の弾力性を備えた熱伝導シート、例えばジェルテック社製ＣＯＨ−６０００等が使用され、上記筐体１１の放熱部１１ａの内面に対して熱的に接続されている。
ここで、上記筐体１１は、その一部、図示の場合後面の一部に、放熱部１１ａを備えている。この放熱部１１ａは、高熱伝導材料、例えばアルミニウム等から構成されている。
【００２８】
上記放熱部材１５は、例えばヒートシンク等として構成されており、上記筐体１１の放熱部１１ａの外面に対して熱的に接続されている。
これにより、上記ＬＥＤランプユニット１２は、ランプユニット支持体１２ａ及び熱伝導シート材１４そして上記筐体１１の放熱部１１ａを介して、上記放熱部材１５に対して熱的に接続されることになり、上記ＬＥＤランプユニット１２で発生した熱が上記放熱部材１５に伝達され、外部に放出されるようになっている。
【００２９】
本発明実施形態によるＬＥＤランプ１０は、以上のように構成されており、上記ＬＥＤランプユニット１２に対して外部から給電することにより、上記ＬＥＤランプユニット１２の個々のＬＥＤ素子が駆動され、発光する。
そして、上記ＬＥＤランプユニット１２から出射した光が、上記前面レンズ１３を介して前方に向かって照射される。
【００３０】
この場合、上記ＬＥＤランプユニット１２の個々のＬＥＤ素子で発生した熱は、このＬＥＤランプユニット１２からランプユニット支持体１２ａ及び熱伝導シート材１４そして上記筐体１１の放熱部１１ａを介して、上記放熱部材１５に伝達される。
このようにして、個々のＬＥＤ素子で発生した熱は、放熱部材１５から外部に放出されることにより、放熱され、ＬＥＤランプ１０内の温度上昇が抑制され得るようになっている。
【００３１】
さらに、この場合、ランプユニット支持体１２ａが弾力性を備えた熱伝導シート材１４を介して筐体１１の放熱部１１ａに取り付けられていることから、この熱伝導シート材１４の厚さ方向（前後方向）の圧縮変形によって、ＬＥＤランプユニット１２のエーミングが可能である。従って、ランプユニット支持体１２ａの四隅が筐体１１の放熱部１１ａの内面に対して前後方向に位置調整されることにより、例えば上記ランプユニット支持体１２ａの上縁がより上記筐体１１の放熱部１１ａに向かって押し込まれると、図２に示すように、上記ＬＥＤランプユニット１２が前方に向かって上向きに調整され得る。
これに対して、上記ランプユニット支持体１２ａの下縁がより上記筐体１１の放熱部１１ａに向かって押し込まれることにより、図３に示すように、上記ＬＥＤランプユニット１２が前方に向かって下向きに調整され得ることになる。
同様にして、上記ランプユニット支持体１２ａの左側縁または右側縁がより上記筐体１１の放熱部１１ａに向かって押し込まれることにより、上記ＬＥＤランプユニット１２が前方に向かって左向きまたは右向きに調整され得ることになる。
【００３２】
また、上記ＬＥＤランプ１０において、筐体１１内の熱を筐体１１の外部に伝達するために、例えばヒートパイプ等の放熱部材が筐体１１を貫通して外部に引き出されていないので、筐体１１の密閉性が確保され得ることになる。
【００３３】
上述した実施形態においては、筐体１１内に一つのＬＥＤランプユニット１２が設けられているが、これに限らず、複数個のＬＥＤランプユニット１２が設けられていてもよいことは明らかである。
この場合、各ＬＥＤランプユニット１２は、それぞれランプユニット支持体１２ａにより筐体１１に対して支持されていてもよく、また共通の一つのランプユニット支持体１２ａにより筐体１１に対して支持されていてもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態においては、上記筐体１１は、その後面に放熱部１１ａを備えているが、これに限らず、ＬＥＤランプ１０のデザインや使用状態に合わせて、前面を除く他の面、即ち上面，下面及び両側面の何れかに放熱部１１ａを備えてもよいことは明らかである。
【００３５】
上述した実施形態によるＬＥＤランプ１０の熱伝導シート材１４の変形特性を確認するため、以下のように、擬似的な確認実験（実験例１）を行なった。
即ち、熱伝導シート材１４として、５ｍｍ厚のジェルテック社製ＣＯＨ−６０００を使用し、３０ｍｍ角，５０ｍｍ角及び７０ｍｍ角のランプユニット支持体１２ａを取り付けた。
そして、上記ランプユニット支持体１２ａの一側を押し込んで、押し込み量に対するランプユニット支持体１２ａの傾斜角度を測定した。
【００３６】
その結果、図４に示すように、支持体１２ａが５０ｍｍ角の場合には、押し込み量３ｍｍで、約３．４度の傾斜角度となり、上下左右方向に関して約７度の角度調整が可能となり、エーミング機能として十分であることが分かった。
尚、さらに大きな傾斜角度が必要である場合には、押し込み量を増大させたり、あるいは熱抵抗の許す範囲で、熱伝導シート材の大きさを小さくすればよい。      
【００３７】
また、他の実験（実験例２）において、熱伝導シート材１４として、５ｍｍ厚のジェルテック社製ＣＯＨ−６０００を５０ｍｍ角にカットして使用し、５５ｍｍ角の二枚のアルミニウム板で挟んだ。
そして、一方のアルミニウム板の中心に１ｃｍ角のセラミック発熱体を取り付けると共に、他方のアルミニウム板には、４０ｍｍ角で高さ２５ｍｍフィンを備えたヒートシンクを取り付けた。
この状態から、二枚のアルミニウム板の相互の角度が変化するように、一側の間隔を変化させながら、上記発熱体に５．５Ｗとなるように電圧を印加して、１５分後の上昇温度を測定した。
【００３８】
その結果、図５に示すように、例えば５０ｍｍ角の面積で放熱させると、熱伝導シート材が厚さ５ｍｍあっても、熱抵抗としては２．５℃／Ｗと小さな熱抵抗であった。そして、押し込み量３ｍｍでは、熱抵抗がさらに２℃／Ｗ以下と小さくなった。一般的なＬＥＤパッケージが５〜６Ｗであることを考慮すると、上記厚肉熱伝導シート材を使用しても、１０℃程度の温度差が生じる程度であり、ＬＥＤ素子で発生する熱を放熱するために十分に対応することが可能であることが分かった。
【００３９】
このようにして、上述した実験例１及び実験例２の結果から、筐体１１の一部に高熱伝導材料から成る放熱部１１ａを設けて、この放熱部１１ａに対してＬＥＤランプユニット１２の取付角度が調整できる程度に変形し得る厚肉熱伝導シート材１４を使用することによって、ＬＥＤランプに不可欠な放熱性と、信頼性に関わる密閉性、さらに配光位置調整のためのエーミング機能を同時に実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によるＬＥＤランプ１０は、自動車用ＬＥＤヘッドランプとして構成されているが、これに限らず、補助前照灯等を含む他の種類の車両用ＬＥＤランプや、さらには照明用等の各種ＬＥＤランプに本発明を適用することが可能である。
【００４１】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、ＬＥＤランプユニットで発生する熱を効率的に外部に放出すると共に、ＬＥＤランプユニットの可動性を確保するようにした、ＬＥＤランプが提供され得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるＬＥＤランプの一実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１のＬＥＤランプにおける上向きにエーミング調整された状態を示す概略断面図である。
【図３】図１のＬＥＤランプにおける下向きにエーミング調整された状態を示す概略断面図である。
【図４】図１のＬＥＤランプに対応する実験例１による熱伝導シート材の押し込み量と傾斜角度との関係を示す図である。
【図５】図１のＬＥＤランプに対応する実験例２による熱伝導シート材の押し込み量と熱抵抗との関係を示す図である。
【図６】従来のＬＥＤランプの一例の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    ＬＥＤランプ
１１    筐体
１２    ＬＥＤランプユニット
１２ａ  ランプユニット支持体
１３    前面レンズ
１４    熱伝導シート材
１５    放熱部材
【図１】
2006302760.tif 000003
【図２】
2006302760.tif 000004
【図３】
2006302760.tif 000005
【図４】
2006302760.tif 000006
【図５】
2006302760.tif 000007
【図６】
2006302760.tif 000008