(57)【要約】      （修正有）【課題】  放熱性が高く、かつＨＩＤバルブと色合いの取れた光源ユニットを提供する。【解決手段】放熱部材を有する発光ダイオード１０と、円柱状金属部材の側面に複数の溝が切削されてなるヒートシンク２０と、車両本体のライトハウジングと係合する係合部と、前記ライトハウジングに向かい開口する開口部とを有するフランジ４０とを備え、前記ヒートシンク２０の一端が、前記フランジ４０の前記開口部に嵌合され、前記ヒートシンク４０の上端面に、前記発光ダイオード１０が、前記発光ダイオードの放熱部材と前記ヒートシンクの上面とが密接するよう接着されてなることとした。【選択図】図１（ａ）
2007048727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部材を有する発光ダイオードと、
柱状金属部材の側面に複数の溝が切削されてなるヒートシンクと、
車両本体に係止する係合部を少なくとも有するフランジと、を備え、
前記ヒートシンクが、前記フランジが車両本体に対して係止されたときに、当該ヒートシンクの上面が車両本体のライトハウジング内に突出するよう、前記フランジに固設され、
前記発光ダイオードが、前記発光ダイオードの放熱部材と前記ヒートシンクの上面とが密接するよう、前記ヒートシンクの上面に接着されてなる、
ことを特徴とする発光ダイオードユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の発光ダイオードユニットにおいて、
前記フランジは、当該フランジが車両本体に対して係止されたときに、前記ライトハウジングに向かい開口する断面円形状の有底開口部を有するものであり、
前記ヒートシンクは、前記開口部の直径と略同じ直径の円柱形状のアルミ無垢材よりなる、
ことを特徴とする発光ダイオードユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の発光ダイオードユニットにおいて、
前記ヒートシンクは、その側面に、該ヒートシンクの長手方向に向かう１２本の溝が、均等な幅で切削されてなる、
ことを特徴とする発光ダイオードユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、発光ダイオードユニットに関し、特に高輝度型の発光ダイオードを備える光源ユニットに係る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  車には様々な光源が用いられており、その代表的なものとしては、夜間走行時の前照目的で灯火されるヘッドライトがある。ヘッドライトの光源としては、従来ハロゲンバルブが使用されているが、ヘッドライトは、その機能上明るさが求められており、近年では、ハロゲンバルブに代わるＨＩＤバルブ（ＨＩＧＨ  ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＤＩＳＣＨＡＲＧ）が多く用いられているようになっている。ＨＩＤバルブは、ハロゲンバルブに比べて高輝度、低消費電力であり、その価格も低下してきていることから、近年では、幅広い車種に標準採用されるに至っている。【０００３】  一方で、自動車の光源としてはヘッドライトの他に、悪天候時の視認性の確保を目的として点灯するフォグランプがある。従来のフォグランプは、例えば特許文献１に記載のフォグランプのように、走行ビームとフォグランプの各配光を適正化したものが知られているが、フォグランプは、機能上ヘッドライト程の光量は求められないため、その光源としては、依然としてハロゲンバルブが用いられている。
【特許文献】  特開２００２−１７０４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、近年、フォグランプは、車のファッション性を向上させる目的、あるいは、自車の存在をアピールするために点灯されることが多くなってきている。【０００５】  しかしながら、フォグランプに使用されるハロゲンバルブの光の色は、黄色みを帯びているのに対して、ＨＩＤバルブは非常に白色性が強いため、ＨＩＤバルブをヘッドライトに使用している場合、ヘッドライトの色とフォグランプの色との差が大きくなり、外観上のバランスが非常に悪くなっている。【０００６】  この点、フォグランプ自体にＨＩＤバルブを用いることも考えられるが、フォグランプをＨＩＤ化する場合、バラストやスターターなどの非常に高価なユニットを搭載する必要があり、また、ハロゲンバルブとＨＩＤバルブは、バルブ形状が全く異なるため、単純にバルブを変えることはできず、その交換は、非常に手間がかかるものであった。【０００７】  また、フォグランプとＨＩＤヘッドライトとの光の色合いを合わせるために、フォグランプの光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが考えられるが、通常のＬＥＤでは、白色性が強いものの、光量が非常に少なく、ＨＩＤバルブとの光量の差があまりにも大きいことから、フォグランプの光源として用いるには適さない。また、ＬＥＤは発熱量が非常に大きいことから、光源ユニットが比較的大型化してしまう。【０００８】  本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、高輝度で白色度が高く、既存の光源バルブと簡易に交換でき、かつ放熱性が優れた発光ダイオードユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発光ダイオードユニットは、放熱部材を有する発光ダイオードと、柱状金属部材の側面に複数の溝が切削されてなるヒートシンクと、車両本体に係止する係合部を少なくとも有するフランジとを備え、前記ヒートシンクが、前記フランジが車両本体に対して係止されたときに、当該ヒートシンクの上面が車両本体のライトハウジング内に突出するよう、前記フランジに固設され、前記発光ダイオードが、前記発光ダイオードの放熱部材と前記ヒートシンクの上面とが密接するよう、前記ヒートシンクの上面に接着されてなることを特徴とするものである。【００１０】  また、本発明の請求項２に係る発光ダイオードユニットは、請求項１に記載の発光ダイオードユニットにおいて、前記フランジは、当該フランジが車両本体に対して係止された際に、前記ライトハウジングに向かい開口する、断面円形状の有底開口部を有するものであり、前記ヒートシンクは、前記開口部の直径と略同じ直径の円柱形状のアルミ無垢材よりなることを特徴とするものである。【００１１】  また、本発明の請求項３に係る発光ダイオードユニットは、請求項２に記載の発光ダイオードユニットにおいて、前記ヒートシンクは、その側面に、該ヒートシンクの長手方向に向かう１２本の溝が、均等な幅で切削されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の請求項１に係る発光ダイオードユニットによれば、放熱性に優れ、かつＨＩＤバルブと色合いが取れた光源ユニットを、車両本体側に特別な加工を施すことなく、容易に装着することが可能となる。【００１３】  また、本発明の請求項２に係る発光ダイオードユニットによれば、既存のハロゲンバルブ用のフランジを用いることが可能となり、車両本体側に特別な加工を施すことなく、既存の光源ユニット係止部材を用いて容易に装着することが可能となる。【００１４】  また、本発明の請求項３に係る発光ダイオードユニットによれば、ＬＥＤが発する熱を効率良く放熱し冷却することができ、安全性を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）ないし図１（ｅ）は、本発明に係るＬＥＤユニット１００の全体構成を表す図であり、図１（ａ）は、ＬＥＤユニット１００の右側面図を、図１（ｂ）は正面図を、図１（ｃ）は背面図を、図１（ｄ）は平面図を、図１（ｄ）は底面図をそれぞれ表している。なお、図１（ａ）ないし図１（ｅ）において、同一の構成要素については同じ符号を付している。【００１６】  本実施の形態１に係るＬＥＤユニット１００は、図１（ａ）に示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０と、保護キャップ２０と、ヒートシンク３０と、フランジ４０とからなる。以下、ＬＥＤユニット１００の詳細な構成について、図１（ａ）ないし図１（ｅ）を用いて説明する。【００１７】  図１（ａ）において、ＬＥＤ１０は、ＬＥＤユニット１００の発光部をなすものであり、定格電力５Ｗの高出力タイプのものを使用している。高出力タイプのＬＥＤは、通常放熱対策が施されており、本実施の形態１では、ＬＥＤの底面に、放熱用の金属部材が露出しているタイプの高出力タイプのＬＥＤを用いる。ＬＥＤ１０には、ケーブル１１ａ，１１ｂが接続され、該ケーブル１１ａ，１１ｂを介して電力が供給される。図１（ａ）、及び図１（ｂ）に示すように、本実施の形態１では、図ケーブル１１ａ，１１ｂは、ヒートシンク３０の側面に沿って配設されるため、耐熱性のものを使用するのが好ましい。【００１８】  保護キャップ２０は、ＬＥＤ１０の損傷を防ぐものであり、ポリカーボネート樹脂により、半球状のドーム形状に抽出形成している。保護キャップ２０の端縁部には、ケーブル１１ａ，１１ｂを配線するための切欠き部（図示せず）が設けられる。【００１９】  ヒートシンク３０は、ＬＥＤ１０の発光により生じる熱を拡散させるものであり、平らな上面と下面とを有する柱状の金属材料の側面に溝加工を施したものである。ヒートシンク３０の材料は、熱伝導率の高い金属であればよく、鉄、銅等を用いることが可能であり、また、その形状は、角柱状や円柱状の部材等、少なくともＬＥＤ１０を接着するための平面をその上面に有する柱状部材であればよい。本実施の形態１では、加工性、熱伝導性の観点から、円柱形状のアルミ部材を用いている。なお、ヒートシンク３０の詳細については後述する。【００２０】  フランジ４０は、当該ＬＥＤユニット１００を、車両本体に固定させるものである。車両本体には、通常、ヘッドライトやフォグランプの光源を固定するための係止機構が設けられている。かかる係止機構は、車種や、年式等により、様々な形態をとるが、フランジ４０は、これらの係止機構のいずれかと係合可能な係合部を有するものであればよい。本実施の形態１では、現在ハロゲンバルブ用に使用されている、図１（ａ）ないし図１（ｅ）に示すＨＢ４型のフランジと同形状のものを使用する。【００２１】  フランジ４０には、図１（ｂ）の４０ａで示す爪部と、４０ｂで示すコネクタ部と、図１（ｃ）の４０ｃで示す蓋部とが設けられる。コネクタ部４０ｂは、車両本体側の電力供給用のラインに接続されるコネクタと結合する部分であり、図１（ｅ）に示すように、２個の接続端子４０ｄが設けられる。端子４０ｄは、フランジ４０の内部に設けられた中空領域まで嵌入しており、蓋部４０ｃにより、該中空領域が覆われる。爪部４０ａは、車両本体側に設けられた案内溝と係合し、車両本体とＬＥＤユニット１００を、車両本体に固定するものである。
また、フランジ４０は、フランジ４０が車両本体に固定されたときに、車両のライトハウジングに向かって開口する開口部を有しており（図示せず）、該開口部に、ヒートシンク３０が嵌入されている。【００２２】  なお、フランジ４０は、現在ハロゲンバルブ用のフランジ形式として規定されている、Ｈ３型、ＨＢ３型、ＨＢ４型等のように、光源バルブを固定するための開口部を有する既存のものであれば、そのまま使用することが出来る。これらの既存のフランジを、本発明に用いることにより、ＬＥＤユニット１００の作成が容易になると共に、車両側に特別な加工を施すことなく、簡易に本発明に係るＬＥＤ発光ユニット１００を車両本体に固定することが可能となる。【００２３】  次に、ヒートシンク３０の詳細な構造について、図２（ａ）ないし（ｃ）を用いて説明する。【００２４】  図２（ａ）はヒートシンク３０の右側面図を、図２（ｂ）は平面図を、図２（ｃ）は正面図をそれぞれ表す。ヒートシンク３０は、上述したようにアルミ円柱材料を削り出したものであり、図１に示すように、ＬＥＤ支持台３１と、放熱部３２と、位置決め部３３とが形成されている。【００２５】  ＬＥＤ支持台３１は、ヒートシンク３０の母体と同心に円柱状に削り出され、その上面には、ＬＥＤ１０が接着され、また、その外延部と当接するように、保護キャップ２０が被せられる。ＬＥＤ支持台３１の直径は、ＬＥＤ１０の放熱板よりも大きければ良く、また、ＬＥＤ支持台３１の高さは任意である。なお、本実施の形態１では、保護キャップ２０は、接着材を用いて、ＬＥＤ支持台３１に固定されるが、ＬＥＤ支持台３１の外周面に凹状部を設けると共に、保護キャップの内周面に凸状部を設け保護キャップの弾性を利用して保護キャップを嵌入固定させても良い。【００２６】  放熱部３２は、所望の長さに切り出したアルミ円柱材料の表面に、図２（ｃ）に示すような複数本の溝部３４が形成されるよう、溝切加工が施されてなる。放熱部３２に形成される溝部３４の本数、間隔、幅、深さは、放熱性と強度を考慮した上で、任意のものとすることが出来る。【００２７】  溝部３４の切削方向は任意であり、本実施の形態１では、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、ヒートシンク３０の長手方向に切削しているが、これに限らず、ヒートシンク３０の短手方向にリング形状が形成されるよう複数切削してもよく、あるいは、ヒートシンク３０の側面に螺旋状に溝部を切削しても良い。【００２８】  位置決め部３３は、フランジ４０内における位置決めを行うために、所望の長さに切り出したアルミ部材の下端を、フランジ４０の開口部内部に設けられる位置決め用の凸部材と係合可能な形状に削り出して形成する。本実施の形態１では、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、２つの平面が平行して形成されるように、アルミ部材の下端を削り出している。【００２９】  なお、ヒートシンク３０の外径は、使用するフランジ４０の開口部の外縁形状と略同一形状であることが好ましい。本実施の形態１では、フランジの開口部は、その断面が円形状をとり、開口部の外縁形状も円形状となるため、当該円形状と略同じ直径のアルミ円柱部材を用いればよい。また、ヒートシンク３０の長さは、ＬＥＤユニッ��１００を車両本体に固定したときに、ライトハウジングの内壁面とＬＥＤ１０とが干渉せず、且つＬＥＤ１０がライトハウジング内に突出可能な長さであれば、任意の長さとすることができる。【００３０】  また、ＬＥＤ支持台３１と位置決め部３３は、必ずしもヒートシンク３０に設ける必要はない。例えば、円柱形状のアルミ材の上面と下面以外の表面に、溝切り加工を施して放熱部３２を形成し、その上面にＬＥＤ１０を直接接着させても良い。【００３１】  次に、本実施の形態１に係るＬＥＤユニット１００の作成方法について説明する。
まず直径１４ｍｍの高密度アルミニウム無垢材を、長さ２８ｍｍに切断し、円柱状のアルミニウム片を得る。次に、当該アルミニウム片の、一端から３ｍｍの高さの領域を切削加工し、高さ３ｍｍ、直径９ｍｍの、アルミニウム片と同心の円柱形状を削り出し、ＬＥＤ支持台３１を形成する。次に、ＬＥＤ支持台３１が形成された端部とは逆のアルミニウム片の端部を切削し、位置決め部３３を形成する。【００３２】  そして、レーザを用いて、アルミニウム片のＬＥＤ支持台３１、及びＬＥＤ支持台３１以外の領域の表面の長手方向に、幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝部を、均等な幅で１２本切削し、これにより、ヒートシンク３０を得る。【００３３】  次に、テフロン製の耐熱ケーブル１１ａ，１１ｂを、ＬＥＤ１０の端子にハンダ付けし、ＬＥＤ１０とＬＥＤ支持台３１とを、放熱性の接着剤、例えば、放熱シリコンを用いて、ＬＥＤ１０底面に設けられた放熱板（図示せず）と、ＬＥＤ支持台３１の上面とが密着するよう接着する。ケーブル１１ａ，１１ｂは、図１（ａ）、及び図１（ｂ）に示すように、ヒートシンク３０の溝部３４内部に沿わせて、ヒートシンク３０の位置決め部３３まで配線する。なお、ケーブル１１ａ，１１ｂの取り回しは、位置決め部３３側に開口面を有する中空部を、ヒートシンク３０の内部に形成し、該中空部にケーブル１１ａ，１１ｂを導入させても良い。【００３４】  次に、ケーブル１１ａ，１１ｂを、フランジ４０の開口部の底面に設けられる細穴にそれぞれ挿入し、開口部内でケーブル１１ａ，１１ｂの遊びが無くなるように、張力をかけながら、ヒートシンク３０を、ヒートシンク３０の位置決め部と、フランジの開口部に設けられた位置決め部材とが当接するよう、フランジ４０の開口部内に圧入させる。ヒートシンク３０の外径は、フランジ４０の開口部の外径と略同じものであり、ヒートシンク３０は、フランジ４０の開口部に圧入固定されるため、固定部材を用いて固定しなくても良いが、ヒートシンク３０とフランジ４０とを確実に固定させるために、耐熱シールで互いを接着しても良い。【００３５】  次に、フランジ４０の蓋部４０ｃを外し、フランジ４０内の中空領域に突出する端子４０ｄとケーブル１１ａ，１１ｂとをハンダ付けした後、蓋部４０ｃを再び嵌合する。【００３６】  最後に、保護キャップ２０を、ヒートシンク３０のＬＥＤ支持台３１の外周面に接着する。【００３７】  次に、本実施の形態１に係るＬＥＤユニット１００を車両に搭載する場合のシステムについて説明する。
図３は、ＬＥＤユニット１００を車両に搭載する場合のシステム構成を模式的に表した図である。図３において、３０１は電源ユニットであり、普通自動車に使用される１２Ｖのバッテリーである。３０２は、ＬＥＤユニット１００の点灯制御を行うスイッチであり、通常は車内の運転席近辺に配設されるフォグランプ点灯用のスイッチを用いる。３０３は抵抗である。本実施の形態１に係るＬＥＤユニット１００は、上述したように、定格電力５Ｗであり、使用される電圧は１２Ｖのものであるため、抵抗３０３として２０Ｗ、１５Ωのセメント抵抗を用いる。【００３８】  ３０４は、電力ケーブルとＬＥＤユニット１００とを接続する車両本体側のコネクタである。３０５は、車両本体のフォグランプのライトハウジングである。ライトハウジング３０５、又はライトハウジング３０５周辺の車両本体には、車種や、灯具の仕様に応じた形状のフランジ固定部材が設けられており、図３のライトハウジング３０５には、ＨＢ４型のフランジを固定するための、溝部が設けられている。【００３９】  ＬＥＤユニット１００を車両本体に装着する場合は、まず、ＬＥＤユニット１００のヒートシンク３０を、ライトハウジング３０５に設けられる開口部に挿入し、ライトハウジング３０５内に向かって突出させる。次に、フランジ４０に設けられた爪部４０ａを、ライトハウジング３０５、又は車両本体に設けられる案内溝に滑合させ、ＬＥＤユニット１００を車両本体に固定する。【００４０】  次に、抵抗３０３を、電源ユニット３０１のプラス電力線上に割り込ませる。この際、抵抗３０３は、作業性を考慮して、ＬＥＤユニット１００の付近に配設する。そして、車両側コネクタ３０４を、フランジ４０のコネクタ部４ｂに嵌合させる。スイッチ３０２は、既存のフォグランプ用スイッチを用いない場合は、抵抗３０３と同様に、電源ユニット３０１のプラス電力線上に割り込ませ、車両の運転席付近に配設する。【００４１】  上記システムによれば、普通自動車に用いられる１２Ｖバッテリーを使用して、７００ｍＡ、３ＶでＬＥＤユニット１００を駆動させることができ、ＬＥＤ１０の点灯により生じる熱は、ヒートシンク３０の放熱部３２より拡散し、ＬＥＤユニット１００は、効率よく冷却される。【００４２】  以上のように、本実施の形態１によるＬＥＤユニット１００によれば、開口部と車両本体と係止する爪部４０ａとを有するフランジ４０に、溝切加工を施したアルミ部材からなるヒートシンク３０を圧入固定させ、該ヒートシンク３０の上部に、高出力タイプのＬＥＤ１０を接着することとしたので、色温度、及び輝度が高く、かつ放熱性に優れた光源ユニットを、車両本体に特別な加工を施すことなく装着することができ、これにより、フォグランプの光の色合いを、その光量を落とすことなく、ヘッドライト同調させることが可能となり、フォグランプ点灯時のファッション性を高めることが可能となる。【００４３】  なお、本実施の形態１に係るＬＥＤユニット１００は、フォグランプ以外にも、車のデイライトや、懐中電灯等に使用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４４】  本発明に係るＬＥＤユニットによれば、フォグランプの光色とＨＩＤヘッドライトの白さとをコーディネイトすることができ、ファンション性に優れた次世代の光源バルブを提供することができる点において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１（ａ）】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットの右側面図である。
【図１（ｂ）】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットの正面図である。
【図１（ｃ）】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットの背面図である。
【図１（ｄ）】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットの平面図である。
【図１（ｅ）】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットの底面図である。
【図２（ａ）】本発明の実施の形態１によるヒートシンクの右側面図である。
【図２（ｂ）】本発明の実施の形態１によるヒートシンクの平面図である。
【図２（ｃ）】本発明の実施の形態１によるヒートシンクの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるＬＥＤユニットを車両に装着する場合のシステム構成を表す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】１０  ＬＥＤ
１１ａ，１１ｂ  ケーブル
２０  保護キャップ
３０  ヒートシンク
３１  ＬＥＤ支持台
３２  放熱部
３３  位置決め部
３４  溝部
４０  フランジ
４０ａ  爪部
４０ｂ  コネクタ部
４０ｃ  蓋部
３０１  電源ユニット
３０２  スイッチ
３０３  抵抗
３０４  車両側コネクタ
３０５  ライトハウジング
【図１（ａ）】
2007048727.tif 000003
【図１（ｂ）】
2007048727.tif 000004
【図１（ｃ）】
2007048727.tif 000005
【図１（ｄ）】
2007048727.tif 000006
【図１（ｅ）】
2007048727.tif 000007
【図２（ａ）】
2007048727.tif 000008
【図２（ｂ）】
2007048727.tif 000009
【図２（ｃ）】
2007048727.tif 000010
【図３】
2007048727.tif 000011