(57)【要約】【課題】半導体発光素子を発光源とし、周囲の熱（特に輻射熱）の影響を受けにくく且つ自己発熱に対する放熱性に優れたＬＥＤランプを提供する。【解決手段】一方の面にＬＥＤ２が実装されると共に他方の面に棒状の熱伝導体２５の一端部が接合されてなるＬＥＤ実装用基板３を、赤外線反射機能を持たせたキャップレンズ３０、鏡面処理を施した第１のハウジング１０及び熱伝導体２５の他端部側が部分的に外部に露出した第２のハウジング２０で形成した内部空間４５内に収容し、キャップレンズ３０と第１のハウジング１０の間に内部空間４５と外部を繋ぐ隙間空間４０を設けた。これにより、ＬＥＤ２の点灯時の発熱は熱伝導体２５の露出部及び隙間空間４０を介して外部に放散され、同時に、外部からの輻射熱はキャップレンズ３０及び第１のハウジング１０で反射されてＬＥＤ２の温度上昇が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面にＬＥＤが実装されると共に他方の面に棒状の熱伝導体の一端部が接合されてなるＬＥＤ実装用基板が、赤外線反射機能を持たせたキャップレンズ、外面に鏡面処理を施した第１のハウジング及び前記熱伝導体の他端部側が部分的に外部に露出した第２のハウジングで形成した内部空間内に収容され、前記キャップレンズと前記第１のハウジングの間に前記内部空間と外部を繋ぐ隙間空間が設けられていることを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記キャップレンズと前記第１のハウジングはいずれも円筒部を有し、前記第１のハウジングの円筒部内に前記キャップレンズの円筒部が内挿されて互いの円筒部間に、複数の隙間保持部材により保持された環状の前記隙間空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記複数の隙間保持部材の夫々は、前記第１のハウジングの円筒部又は前記キャップレンズの円筒部に点接触又は線接触していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記内部空間内に、前記ＬＥＤの駆動電流を制限する電流制限抵抗が収容されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤランプに関するものであり、詳しくは、半導体発光素子を発光源とし、周囲の熱の影響を受けにくく且つ自己発熱に対する放熱性に優れたＬＥＤランプで、特に、車両用灯具の光源として用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用灯具の光源として高温環境下に配設されるランプには、図７に示すような、ポジション用光源として用いられるランプ（ポジションランプ）がある。
【０００３】
それは、反射面８０内の焦点位置に光源となるハロゲン電球８１が取り付けられたリフレクタ８２の、例えばハロゲン電球８１が取り付けられた下方に、該リフレクタ８２から反射面８０内に突出したポジションランプ８３が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８４５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記ポジションランプ８３を、長寿命で低消費電力の半導体発光素子（例えば、ＬＥＤ素子）を発光源とするＬＥＤランプで構成した場合、ＬＥＤランプがハロゲンランプ８１の近傍に位置するため、ハロゲンランプ８１の点灯時に放射される赤外線の熱によって溶損や断線等の不具合を生じることになり、信頼性を損なうものとなる。
【０００６】
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、半導体発光素子を発光源とし、周囲の熱の影響を受けにくく且つ自己発熱に対する放熱性に優れたＬＥＤランプで、特に、車両用灯具の光源として用いることができるものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、一方の面にＬＥＤが実装されると共に他方の面に棒状の熱伝導体の一端部が接合されてなるＬＥＤ実装用基板が、赤外線反射機能を持たせたキャップレンズ、外面に鏡面処理を施した第１のハウジング及び前記熱伝導体の他端部側が部分的に外部に露出した第２のハウジングで形成した内部空間内に収容され、前記キャップレンズと前記第１のハウジングの間に前記内部空間と外部を繋ぐ隙間空間が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
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、前記キャップレンズと前記第１のハウジングはいずれも円筒部を有し、前記第１のハウジングの円筒部内に前記キャップレンズの円筒部が内挿されて互いの円筒部間に、複数の隙間保持部材により保持された環状の前記隙間空間が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１又は請求項２において、前記複数の隙間保持部材の夫々は、前記第１のハウジングの円筒部又は前記キャップレンズの円筒部に点接触又は線接触していることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、前記内部空間内に、前記ＬＥＤの駆動電流を制限する電流制限抵抗が収容されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＬＥＤランプは、ＬＥＤの点灯時の発熱が、熱伝導体の、第２のハウジングにおける露出部分及びキャップレンズと第１のハウジングの間に設けられた隙間空間を介して外部に放散され、同時に、外部からの輻射熱が、赤外線反射機能を持たせたキャップレンズ及び外面に鏡面処理を施した第１のハウジングで反射される。
【００１２】
その結果、ＬＥＤの点灯時の自己発熱による温度上昇を良好に抑制することができ、ＬＥＤの温度上昇に起因するＬＥＤの発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様にＬＥＤの温度上昇に起因するＬＥＤの劣化による発光寿命の短縮を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のＬＥＤランプを斜め上方から見た斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】放熱経路の説明図である。
【図５】ポジションランプを取り付けた車両用灯具の断面説明図である。
【図６】ＬＥＤランプの応用例の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図６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。
【００１５】
図１は本実施形態のＬＥＤランプを斜め上方から見た斜視図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【００１６】
ＬＥＤランプ１は、キャップレンズ３０、第１のハウジング１０、第２のハウジング２０、ＬＥＤ２、ＬＥＤ実装用基板３及び電流制限抵抗４を備えている。
【００１７】
キャップレンズ３０は、樹脂あるいはガラス等の透明材料で形成され、後述のＬＥＤ２からの出射光の配光を制御するためのレンズカットが施されたレンズカット部３１及びフランジ部３２を有する頂部３３と、頂部３３のレンズカット部３１の周縁部から該周縁部に沿って略垂直に立ち上がる円筒部３４を備えている。
【００１８】
そのうち、少なくとも頂部３３は、従来公知の手法である、例えば赤外線反射膜を形成することによって赤外線反射機能を持たせており、円筒部３４の外側面３４ａには、後述する第１のハウジング１０に対して周方向の位置決め固定を行う少なくとも１つの周方向位置決め突起３５及び径方向の位置決め固定を行う複数の径方向位置決め突起３６が設けられており、円筒部３４の先端部は、複数の凹部３４ｂと凸部３４ｃからなる凹凸部で構成されている。
【００１９】
第１のハウジング１０は、金属材料を用いて、例えばダイカスト成形等の成形方法で形成し、円筒部１１と、開口を有する底部１２と、底部１２の下面から立ち上がって円筒部１１と反対方向に延びる、先端部に係止爪１３を有する延長フック１４を備えており、円筒部１１はキャップレンズ３０の周方向位置決め突起３５が嵌合する少なくとも１つの突起嵌合孔１５が設けられていると共に、少なくとも外側面１１ａは全面に亘って鏡面処理が施されて鏡面を形成している。
【００２０】
キャップレンズ３０と第１のハウジング１０は、第１のハウジング１０の円筒部１１内に該円筒部１１の内側面１１ｂに沿ってキャップレンズ３０の円筒部３４が挿嵌され、第１のハウジング１０の円筒部１１に設けられた突起嵌合孔１５にキャップレンズ３０の外側面３４ａに設けられた周方向位置決め突起３５が嵌合して第１のハウジング１０に対するキャップレンズ３０の周方向の移動が阻止されている。同時に、キャップレンズ３０の外側面３４ａに設けられた複数の径方向位置決め突起３６の先端３６ａが第１のハウジング１０の円筒部１１の内側面１１ｂに点接触又は線接触の状態で当接して第１のハウジング１０に対するキャップレンズ３０の径方向の移動が阻止されている。
【００２１】
径方向位置決め突起３６は、第１のハウジング１０の円筒部１１の内側面１１ｂとキャップレンズ３０の円筒部３４の外側面３４ａの間に位置して互いに対向する内側面１１ｂと外側面３４ａの間の隙間空間４０を一定に保持するスペーサの役割を担っている。従って、複数の径方向位置決め突起３６の夫々の先端３６ａに接する外接円の直径と第１のハウジング１０の円筒部１１の内径はほぼ同じ大きさに設定されている。
【００２２】
第２のハウジング２０は、高熱伝導性、高耐熱性及び高絶縁性を有する樹脂材料で形成され、円筒部２１と底部２２を備え、円筒部２１の上端部に、第１のハウジング１０の延長フック１４の係止爪１３を引っ掛けて係合する係止端部２３が設けられていると共に、底部２２の下面から円筒部２１と反対方向に延びる略扁平形状のベース部２４を有している。
【００２３】
ベース部２４は、円筒部２１の上方の位置から円筒部２１内を該円筒部２１の中心軸Ｘに沿って配設された棒状の熱伝導体２５を被覆する部分（熱伝導体被覆部）２６と、円筒部２１内から底部２２を貫通して外部に導出された、一対のリード線２７ｂ、２７ｃの夫々の外部導出部２７ｂａ、２７ｃａを引き回すためのリード線ガイド溝２８ａ、２８ｂを有している。
【００２４】
熱伝導体２５は、アルミニウムや銅等の金属、セラミックス、石英、高機能樹脂等の熱伝導性が良好な材料で形成され、一端部側は、熱伝導体被覆部２６に放射状に設けられた複数の放熱孔２６ａを通して外部に露出している。
【００２５】
第１のハウジング１０と第２のハウジング２０は、第１のハウジング１０の延長フック１４の係止爪１３が第２のハウジング２０の円筒部の２１の係止端部２３に引っ掛けられて係合されることにより一体化されている。
【００２６】
ＬＥＤ実装用基板３は、キャップレンズ３０の円筒部３４内に収容され、回路パターン（図示せず）が形成された、キャップレンズ３０の頂部３３側の面にＬＥＤ２が実装されると共に反対側の面には熱伝導体２５の他端部が、例えば、熱伝導性・絶縁性に優れた接着剤を介して接合されている。
【００２７】
ＬＥＤ実装用基板３の回路パターンは、ＬＥＤ２の一方の電極（アノード又はカソード）に電気的に接続されたパターンが、第２のハウジング２０の円筒部２１内に収容された、ＬＥＤ２に流れる電流を制限する電流制限抵抗４の一端にリード線２７ａを介して電気的に接続され、電流制限抵抗４の他端はリード線２７ｂの一端部に電気的に接続されて該リード線２７ｂの他端部側は第２のハウジング２０の底部２２を貫通して外部に導出され、外部導出部２７ｂａがベース部２４のリード線ガイド溝２８ａ内を該リード線ガイド溝２８ａに沿って引き回されている。
【００２８】
なお、電流制限抵抗４は、第１のハウジング１０の延長フック１４の内側面１４ａに接触あるいは隙間を保って配設されている。
【００２９】
一方、ＬＥＤ実装用基板３の回路パターンの、ＬＥＤ２の他方の電極（カソード又はアノード）に電気的に接続された部分がリード線２７ｃの一端部に電気的に接続されて該リード線２７ｃの他端部側は第２のハウジング２０の底部２２を貫通して外部に導出され、外部導出部２７ｃａがベース部２４のリード線ガイド溝２８ｂ内を該リード線ガイド溝２８ｂに沿って引き回されている。
【００３０】
次に、上記構成のＬＥＤランプ１における、ＬＥＤの駆動時（点灯時）のＬＥＤ及び電流制限抵抗の発熱に対する放熱経路について図４（放熱経路の説明図）を参照して説明する。なお、図４は上記説明に用いた図３と同一の図である。
【００３１】
外部電源からソケット（いずれも図示せず）を介して一対のリード線２７ｂ、２７ｃの夫々の外部導出部２７ｂａ、２７ｃａ（図２参照）に所定の電圧が印加されると、リード線２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、ＬＥＤ実装用基板３の回路パターン及び電流制限抵抗４を通してＬＥＤ２に電流が流れ、発光（点灯）する。
【００３２】
このとき、ＬＥＤ２は発光と同時に発熱を生じ、ＬＥＤ２の自己発熱はＬＥＤ２が実装されたＬＥＤ実装用基板３及び熱伝導体２５を伝導して第２のハウジング２０の熱伝導体被覆部２６に設けられた、熱伝導体２５が露出する複数の放熱孔２６ａを通して外部に放散される（第１の放熱経路（Ｈ１））。
【００３３】
また、ＬＥＤ実装用基板３及び熱伝導体２５の夫々を伝導する熱は、その一部が、キャップレンズ３０の円筒部３４と第１のハウジング１０と第２のハウジング２０の円筒部２１で囲まれた内部空間４５内に位置し、ＬＥＤ実装用基板３及び熱伝導体２５の夫々が直接接触する空気に伝達される。
【００３４】
内部空間４５内で受熱して温度上昇した空気（昇温空気）は、その一部がキャップレンズ３０の円筒部３４の先端部の凹部３４ｂ、及び第１のハウジング１０の円筒部１１の内側面１１ｂとキャップレンズ３０の円筒部３４の外側面３４ａの間に位置する隙間空間４０を通って外部に放散され（第２の放熱経路（Ｈ２））、一部は第１のハウジング１０の、内部空間４５を形成する部分に接触して熱伝達され、第１のハウジング１０を伝導された熱は該第１のハウジング１０と接触する外気に熱伝達されて外部に放散される（第３の放熱経路（Ｈ３））。
【００３５】
このように、ＬＥＤ２の点灯時の発熱は、主に、熱伝導体２５を介して外部に放散される放熱経路（Ｈ１）と、内部空間４５内で受熱した昇温空気を介して外部に放散される放熱経路（Ｈ２、Ｈ３）の２系統の放熱経路によって効率良く放熱される。そのため、ＬＥＤ２の点灯時の自己発熱による温度上昇を良好に抑制することができ、ＬＥＤ２の温度上昇に起因するＬＥＤ２の発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様にＬＥＤ２の温度上昇に起因するＬＥＤ２の劣化による発光寿命の短縮を抑制することが可能となる。
【００３６】
また、電流制限抵抗４の発熱は、電流制限抵抗４が第１のハウジング１０の延長フック１４の内側面１４ａに接触して配設されている場合は、電流制限抵抗４の発熱の一部は、該電流制限抵抗４が直接接触する第１のハウジング１０に伝達され、該第１のハウジング１０と接触する外気に熱伝達されて外部に放散され（第４の放熱経路（Ｈ４））、一部は内部空間４５内に位置し、電流制限抵抗４が直接接触する空気に伝達され、内部空間４５内で受熱して温度上昇した空気（昇温空気）は、キャップレンズ３０の円筒部３４の先端部の凹部３４ｂ、及び第１のハウジング１０の円筒部１１の内側面１１ｂとキャップレンズ３０の円筒部３４の外側面３４ａの間に位置する隙間空間４０を通って外部に放散される（第５の放熱経路（Ｈ５））。
【００３７】
一方、電流制限抵抗４が第１のハウジング１０の延長フック１４の内側面１４ａに隙間を保って配設されている場合は、内部空間４５内に位置し、電流制限抵抗４が直接接触する空気に伝達され、内部空間４５内で受熱して温度上昇した空気（昇温空気）は、ほとんどが放熱経路（Ｈ５）を辿って外部に放散され、一部は第１のハウジング１０の延長フック１４を介して第１のハウジング１０に伝達され、放熱経路（Ｈ４）を辿って外部に放散される。
【００３８】
これにより、電流制限抵抗４もＬＥＤ２と同様に、自己発熱による温度上昇を良好に抑制することができ、電流制限抵抗４の温度上昇に起因する抵抗値の変化を抑制して一定の電流でＬＥＤ２を駆動することがでる。その結果、ＬＥＤ２からは安定した発光光量を得ることができる。
【００３９】
また、電流制限抵抗４の自己発熱を抑制することにより同じ内部空間４５内に位置するＬＥＤ２の温度上昇を抑制することができ、これによっても、ＬＥＤ２の温度上昇に起因するＬＥＤ２の発光効率の低減による発光光量の減少が抑えられると共に、同様にＬＥＤ２の温度上昇に起因するＬＥＤ２の劣化による発光寿命の短縮を抑制することに寄与するものである。
【００４０】
なお、第１のハウジング１０の円筒部１１の内側面１１ｂとキャップレンズ３０の円筒部３４の外側面３４ａの間に位置する隙間空間４０は、上述したように放熱経路の働きを有すると同時に、ＬＥＤランプ１の周囲の熱を受けた第１のハウジング１０の円筒部１１の熱が直接キャップレンズ３０の円筒部３４を介して内部空間４５内に伝わらないように、空気断熱領域としても機能する。
【００４１】
以上のように、本発明のＬＥＤランプ１は、金属材料で形成した第１のハウジング１０の、ＬＥＤ２が収容された内部空間４５を側方から包囲する円筒部１１の外側面１１ａに対し、全面に亘って鏡面処理を施して鏡面状態とした。
【００４２】
その結果、ＬＥＤランプ１を例えば車両用灯具のポジションランプとして図５（ポジションランプを取り付けた車両用灯具の断面説明図）にあるように、光源として例えばハロゲン電球７０が取り付けられたリフレクタ７１の該ハロゲン電球７０の近傍に、外部電源に接続されたソケット５７に装着されてリフレクタ７１から反射面７２内に突出した状態で取り付ける場合、ハロゲン電球７０から出射してＬＥＤランプ１の、リフレクタ７１から反射面７２内に突出したキャップレンズの頂部３３に向かう光線Ｌ１及び第１のハウジングの円筒部１１に向かう光線Ｌ２は夫々、赤外線反射機能を有する頂部３３及び鏡面処理が施された円筒部１１の外側面で反射される。
【００４３】
このとき、ハロゲン電球７０から出射される光線は赤外線（熱線）の波長成分を含んでおり、ハロゲン電球からの出射光線に含まれる赤外線波長領域の光線もＬＥＤランプ１の、赤外線反射機能を有するキャップレンズの頂部３３及び鏡面処理が施された第１のハウジングの円筒部１１の外側面で反射されることになる。その結果、ＬＥＤランプ１に対する、ハロゲン電球７０から出射された赤外線による輻射熱の影響が抑制され、ＬＥＤ２の温度上昇が抑制される。
【００４４】
図６（ＬＥＤランプの縦断面図）は、上記実施形態のＬＥＤランプの構成を基本構成とした応用例を示している。この応用例のＬＥＤランプ６０は、上述の実施形態のＬＥＤランプ１に対して、キャップレンズ３０の、レンズカット部３１及びフランジ部３２からなる頂部３３と、第１のハウジング１０の円筒部１１とを覆うように、樹脂あるいはガラス等の透明材料からなり従来公知の手法によって赤外線反射機能を持たせた有底円筒状のレンズカバー５０を備えている。
【００４５】
同時に、第２のハウジング２０を覆うように、金属材料を用いて例えばダイカスト成形等の成形方法で形成された有底円筒状のハウジングカバー５５を備えており、少なくとも外側面５５ａは全面に亘って鏡面処理が施されて鏡面を形成している。
【００４６】
そこで、ＬＥＤ２に給電する場合は、外部電源に接続されたソケット５７が、ハウジングカバー５５の開口部から該ハウジングカバー５５内に挿入されてＬＥＤランプ６０のベース部２４に嵌合されることにより、ＬＥＤランプ６０のリード電極（図示せず）とソケット５７の電極端子（図示せず）が電気的に接続される。
【００４７】
ＬＥＤランプ６０を上記構成とすることにより、例えば車両用灯具のポジションランプとして使用するＬＥＤランプ６０を、光源として例えばハロゲン電球が取り付けられたリフレクタの該ハロゲン電球の近傍に取り付けた際に、ソケット５７がハロゲン電球から出射された光線を受ける位置にある場合、ハウジングカバー５５によって赤外線による輻射熱から保護されるためにソケット５７の信頼性を確保することができる。
【００４８】
この場合、熱伝導によって熱伝導体２５まで伝導されたＬＥＤ２の点灯時の自己発熱は、熱伝導体２５が露出する熱伝導体被覆部２６の複数の放熱孔２６ａを通してソケット５７に伝達され、ハウジングカバー５５を介して外部に放散される。
【００４９】
したがって、ハウジングカバー５５に適宜な寸法形状の適宜な数の貫通孔を設けることにより、ＬＥＤ２の点灯時の自己発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…  ＬＥＤランプ
２…  ＬＥＤ
３…  ＬＥＤ実装用基板
４…  電流制限抵抗
１０…  第１のハウジング
１１…  円筒部
１１ａ…  外側面
１１ｂ…  内側面
１２…  底部
１３…  係止爪
１４…  延長フック
１４ａ…  内側面
１５…  突起嵌合孔
２０…  第２のハウジング
２１…  円筒部
２２…  底部
２３…  係止端部
２４…  ベース部
２５…  熱伝導体
２６…  熱伝導体被覆部
２６ａ…  放熱孔
２７…  リード線
２７ａ…  リード線
２７ｂ…  リード線
２７ｂａ…  外部導出部
２７ｃ…  リード線
２７ｃａ…  外部導出部
２８…  リード線ガイド溝
２８ａ…  リード線ガイド溝
２８ｂ…  リード線ガイド溝
３０…  キャップレンズ
３１…  レンズカット部
３２…  フランジ部
３３…  頂部
３４…  円筒部
３４ａ…  外側面
３４ｂ…  凹部
３４ｃ…  凸部
３５…  周方向位置決め突起
３６…  径方向位置決め突起
３６ａ…  先端
４０…  隙間空間
４５…  内部空間
５０…レンズカバー
５５…  ハウジングカバー
５５ａ…  外側面
５５ｂ…  貫通孔
５７…  ソケット
６０…  ＬＥＤランプ
７０…  ハロゲン電球
７１…  リフレクタ
７２…  反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015041533.tif 000005
【図４】
2015041533.tif 000006
【図５】
2015041533.tif 000007
【図６】
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【図７】
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