ＬＥＤランプユニット
【課題】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。
【解決手段】ヒートシンク３上に載置されたＬＥＤ実装基板７が、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９内に収容されている。ヒートシンク３は板状のベース部３ａと該ベース部３から平行に並設された複数の板状のフィン部３ｂで構成され、フィン部３ｂのベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【解決手段】ヒートシンク３上に載置されたＬＥＤ実装基板７が、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９内に収容されている。ヒートシンク３は板状のベース部３ａと該ベース部３から平行に並設された複数の板状のフィン部３ｂで構成され、フィン部３ｂのベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを光源とするＬＥＤランプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
ＬＥＤを光源とする車両用灯具の構成としては、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。但し、この場合ＬＥＤを点灯するとＬＥＤの自己発熱によって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。
【０００５】
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９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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。）。
【特許文献１】特開２００７−１０９６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記提案された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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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光源を載置したヒートシンクと、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と、を備えたＬＥＤランプユニットであって、前記ヒートシンクは前記ＬＥＤ光源を載置したベース部と前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対面に設けられた板状のプレートフィンまたは波状のコルゲートフィンからなるフィン部を有し、前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面は後方から前方に向かって前記リフレクタ側に傾斜していると共に前記ＬＥＤ光源が載置された前方部分が前記リフレクタに覆われる位置にあり、前記フィン部の前記ベース部と対向する側にある先端部は後方から前方に向かって前記ベース部と反対側に傾斜していることを特徴とするものである。
【００１３】
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、前記ベース部は前記ＬＥＤ光源が載置された面と前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対側の面の間の厚みが、略均一または前方から後方に向かって薄くなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記フィン部は前記ベース部に鋳造、ロウ付け、またはカシメのうちいずれかの方法で取り付けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
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、同時にヒートシンクの形状を最適化することにより放散熱がＬＥＤランプユニットに影響を与えないような対流の流れを形成した。
【００１６】
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ＬＥＤランプユニットが実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８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。
【００１８】
図１は本発明のＬＥＤランプユニットに係わる実施形態の斜視図である。ＬＥＤランプユニット１は図１の外観上、リフレクタ２、リフレクタ２に固定されたヒートシンク３、リフレクタ２に連接されたレンズホルダ４、およびレンズホルダ４に保持された投影レンズ５が観視される。
【００１９】
図２は本実施形態のＬＥＤランプユニットの概略断面図である。ＬＥＤランプユニット１は、ＬＥＤ光源６、ＬＥＤ光源６が実装されたＬＥＤ実装基板７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３、ヒートシンク３が固定されたリフレクタ２、リフレクタ２に連接されたレンズホルダ４、レンズホルダ４のヒートシンク３側の内底面から上方に延びるシャッタ８、およびレンズホルダ４に保持された投影レンズ５で構成され、プロジェクタタイプのＬＥＤランプユニットを形成している。
【００２０】
そのうち、ＬＥＤ光源６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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ヒートシンク３はベース部３ａとフィン部３ｂからなり、ベース部３ａに絶縁性熱伝導シートを介してＬＥＤ実装基板７が載置されている。また、ヒートシンク３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。
【００２６】
但し、ヒートシンク３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３ａにフィン部３ｂを後付けする場合は、フィン部３ｂをベース部３ａ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。
【００２７】
リフレクタ２は上記ヒートシンク３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、または樹脂からなっており、いずれも内周面を反射面とする３つの領域からなっている。
【００２８】
そのうち、第１のリフレクタ領域２ａは、ＬＥＤ光源６を覆うように該ＬＥＤ光源６近傍を第１の焦点Ｆ１の位置とし、シャッタ８の上端８ａ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２ａａ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と同一直線上に位置する。
【００２９】
第２のリフレクタ領域２ｂは、上記第１のリフレクタ領域２ａと同様にＬＥＤ光源６を覆うようにＬＥＤ光源６近傍を第１の焦点Ｆ１の位置とし、第３のリフレクタ領域２ｃの内周面の第１の焦点Ｆ３の位置を第２の焦点Ｆ３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２ｂｂとなっている。
【００３０】
第３のリフレクタ領域２ｃは、第２のリフレクタ領域２ｂの内周面の第２の焦点Ｆ３の位置を第１の焦点Ｆ３の位置とし、シャッタ８の上端８ａ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２ｃｃとなっている。
【００３１】
レンズホルダ４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５を保持すると共に、ヒートシンク３側の内底面から上方に延びるシャッタ８を有している。シャッタ８は上記リフレクタ２の各楕円系反射面２ａａ、２ｂｂ、２ｃｃと投影レンズ５の間に位置し、上端８ａが照射ビームのカットオフラインを形成する。
【００３２】
投影レンズ５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。
【００３３】
そして、ＬＥＤ光源６を実装したＬＥＤ実装基板７は絶縁性熱伝導シートを介してヒートシンク３のベース部３ａ上に載置されているが、該ＬＥＤ実装基板７はＬＥＤ光源６を第１のリフレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａおよび第２のリフレクタ領域２ｂの楕円系反射面２ｂｂに近付けることによりＬＥＤ光源６から出射される光を効率良く反射光として利用できるように、ランプユニット１の照射軸Ｘに対して所定の傾きをもって配置されている。
【００３４】
そのため、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９がヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃとの隙間１０によってランプユニット１の外部と繋がっている。
【００３５】
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６が点灯して該ＬＥＤ光源６から第１のリクレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面２ａａ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８の上端８ａ方向に向かい、その一部はシャッタ８によって光路が遮られる。
【００３６】
一方、第１のリクレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａで反射された光のうちシャッタ８に遮られることのない反射光はレンズホルダ４内を伝搬されて投影レンズ５に至る。
【００３７】
また、第１の焦点Ｆ１の位置にあるＬＥＤ光源６から第２のリクレクタ領域２ｂの楕円系反射面２ｂｂの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面２ｂｂ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２ｃの第１の焦点Ｆ３でもあり、焦点Ｆ３の方向に向かった反射光は第３のリクレクタ領域２ｃの楕円系反射面２ｃｃ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８の上端８ａ方向に向かい、その一部はシャッタ８によって光路が遮られる。
【００３８】
一方、第３のリクレクタ領域２ｃの楕円系反射面２ｃｃで反射された光のうちシャッタ８に遮られることのない反射光はレンズホルダ４内を伝搬されて投影レンズ５に至る。
【００３９】
このようにＬＥＤ光源６から出射して楕円系反射面２ａａで１回反射して投影レンズ５に至った光、およびＬＥＤ光源６から出射して楕円系反射面２ｂｂと楕円系反射面２ｃｃで２回反射して投影レンズ５に至った光はいずれも投影レンズ５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ランプユニット１外に照射される。
【００４０】
それと同時に、ＬＥＤ光源６が点灯すると該ＬＥＤ光源６が発熱するが、この熱はＬＥＤ光源６が実装されたＬＥＤ実装基板７および絶縁性熱伝導シートを介して該ＬＥＤ実装基板７が載置された、ヒートシンク３の板状あるいはブロック状のベース部３ａに伝導されて移動し、ベース部３ａの表面から外部に放散される。また、ベース部３ａに移動した熱は更にベース部３ａの一端部から平行に並設された複数の板状のフィン部３ｂに伝導されて移動し、フィン部３ｂから外部に放散される。
【００４１】
ヒートシンク３に移動した熱はヒートシンク３に固定されたリフレクタ２にも伝導されて移動し、リフレクタ２の第１のリフレクタ領域２ａ、第２のリフレクタ領域２ｂ、および第３のリフレクタ領域２ｃの各リフレクタ領域から外部に放散される。よって、ＬＥＤ光源６の点灯時に発生する熱は主にヒートシンク３とリフレクタ２で放熱されることになり、ランプユニット１が放熱性の高いものとなっている。
【００４２】
ところで、上述したように、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９がヒ−トシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃとの隙間１０によってランプユニット１の外部と繋がっており、ヒートシンク３で放散された熱がこの隙間１０から空間９内に侵入して空間９内にこもり、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることが考えられる。
【００４３】
そこで、以下の実施例１〜４において、ヒートシンク３からの熱が隙間１０から空間９内に侵入するのを抑制するようなヒートシンク３の構造を提案している。
【実施例１】
【００４４】
図３は実施例１の概略断面図である。本実施例は、ヒートシンク以外は上述の実施形態と同様の構造となっている。ヒートシンク３のベース部３ａは一定の厚みからなる板状を呈しており、ランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜している。
【００４５】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００４６】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００４７】
つまり、フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。そのため、図４のヒートシンク３の断面図に示すように、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００４８】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例２】
【００４９】
図５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３のベース部３ａおよびフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００５０】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して略平行となっている。
【００５１】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００５２】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００５３】
つまり、ベース部３ａおよびフィン部３ｂは共にＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、ベース部３ａおよびフィン部３ｂはいずれも台形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００５４】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００５５】
更に、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００５６】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例３】
【００５７】
図６は実施例３の概略断面図である。実施例３は実施例２とヒートシンク３のベース部３ａおよびフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００５８】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００５９】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００６０】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６１】
つまり、ベース部３ａはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方からＬＥＤ光源６から遠ざかる方向においても長さが一定であり、平行四辺形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００６２】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００６３】
よって、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００６４】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例４】
【００６５】
図７は実施例４の概略断面図である。実施例４は実施例３とヒートシンク３のフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００６６】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６７】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００６８】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがベース部３ａの下面３ａｂに対して略垂直となっており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６９】
つまり、ベース部３ａはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方からＬＥＤ光源６から遠ざかる方向においても長さが一定であり、平行四辺形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００７０】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００７１】
よって、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００７２】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【００７３】
次に、図３に基づいて説明した実施例１と図８の比較例との放熱効果の差を実験によって検証したので以下に説明する。図８に示す比較例は実施例１とヒートシンク３のフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００７４】
具体的には、ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがベース部３ａの下面３ａｂに対して略垂直となっており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向に向かって上側に傾斜している。
【００７５】
表１は実験結果を示している。
【表１】
【００７６】
表１より、投影レンズの内面において実施例１は比較例に対して２．８％温度が低下し、ＬＥＤ光源においては実施例１は比較例に対して２．３％温度が低下している。つまり、本発明のＬＥＤランプユニットが従来の比較例に比べて放熱効果が高いことがわかる。
【００７７】
これは、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは照射方向の端部３ｂａ側から上方に向かう対流に沿って上昇し、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する。
【００７８】
そのため、空間９内にこもった熱がＬＥＤ光源６の周囲温度を上昇させ、ヒートシンク２による放熱効果が低減してＬＥＤ光源６の温度上昇の抑制が阻害されることになる。
【００７９】
なお、上記実施形態において、ヒートシンクは金属材料で形成されているが、ランプユニットの軽量化のために多少放熱効果が抑制されるが樹脂材料で形成することも可能である。同様にレンズホルダも金属材料あるいは樹脂材料のいずれでも形成可能である。
【００８０】
以上、詳細に説明したように、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、同時にヒートシンクの形状を最適化することにより放熱性を向上させると共に、ＬＥＤ光源が収容された空間内にヒートシンクからの放散熱が侵入しないような対流の流路を確保するようにした。
【００８１】
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ＬＥＤランプユニットが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係わる実施形態の概略斜視図である。
【図２】本発明に係わる実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明に係わる実施例１の概略断面図である。
【図４】同じく、本発明に係わる実施例１の概略部分断面図である。
【図５】本発明に係わる実施例２の概略断面図である。
【図６】本発明に係わる実施例３の概略断面図である。
【図７】本発明に係わる実施例４の概略断面図である。
【図８】比較例の概略断面図である。
【図９】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ ＬＥＤランプユニット
２ リフレクタ
２ａ 第１のリフレクタ領域
２ａａ 楕円系反射面
２ｂ 第２のリフレクタ領域
２ｂｂ 楕円系反射面
２ｃ 第３のリフレクタ領域
２ｃｃ 楕円系反射面
３ ヒートシンク
３ａ ベース部
３ａａ 上面
３ａｂ 下面
３ｂ フィン部
３ｂａ 横端部
３ｂｂ 先端部
４ レンズホルダ
５ 投影レンズ
６ ＬＥＤ光源
７ ＬＥＤ実装基板
８ シャッタ
８ａ 上端
９ 空間
１０ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを光源とするＬＥＤランプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
ＬＥＤを光源とする車両用灯具の構成としては、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。但し、この場合ＬＥＤを点灯するとＬＥＤの自己発熱によって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。
【０００５】
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９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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。）。
【特許文献１】特開２００７−１０９６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記提案された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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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光源を載置したヒートシンクと、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と、を備えたＬＥＤランプユニットであって、前記ヒートシンクは前記ＬＥＤ光源を載置したベース部と前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対面に設けられた板状のプレートフィンまたは波状のコルゲートフィンからなるフィン部を有し、前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面は後方から前方に向かって前記リフレクタ側に傾斜していると共に前記ＬＥＤ光源が載置された前方部分が前記リフレクタに覆われる位置にあり、前記フィン部の前記ベース部と対向する側にある先端部は後方から前方に向かって前記ベース部と反対側に傾斜していることを特徴とするものである。
【００１３】
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、前記ベース部は前記ＬＥＤ光源が載置された面と前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対側の面の間の厚みが、略均一または前方から後方に向かって薄くなっていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１または２のいずれか１項において、前記フィン部は前記ベース部に鋳造、ロウ付け、またはカシメのうちいずれかの方法で取り付けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
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、同時にヒートシンクの形状を最適化することにより放散熱がＬＥＤランプユニットに影響を与えないような対流の流れを形成した。
【００１６】
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ＬＥＤランプユニットが実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の好適な実施形態を図１〜図８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。
【００１８】
図１は本発明のＬＥＤランプユニットに係わる実施形態の斜視図である。ＬＥＤランプユニット１は図１の外観上、リフレクタ２、リフレクタ２に固定されたヒートシンク３、リフレクタ２に連接されたレンズホルダ４、およびレンズホルダ４に保持された投影レンズ５が観視される。
【００１９】
図２は本実施形態のＬＥＤランプユニットの概略断面図である。ＬＥＤランプユニット１は、ＬＥＤ光源６、ＬＥＤ光源６が実装されたＬＥＤ実装基板７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３、ヒートシンク３が固定されたリフレクタ２、リフレクタ２に連接されたレンズホルダ４、レンズホルダ４のヒートシンク３側の内底面から上方に延びるシャッタ８、およびレンズホルダ４に保持された投影レンズ５で構成され、プロジェクタタイプのＬＥＤランプユニットを形成している。
【００２０】
そのうち、ＬＥＤ光源６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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
ヒートシンク３はベース部３ａとフィン部３ｂからなり、ベース部３ａに絶縁性熱伝導シートを介してＬＥＤ実装基板７が載置されている。また、ヒートシンク３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。
【００２６】
但し、ヒートシンク３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３ａにフィン部３ｂを後付けする場合は、フィン部３ｂをベース部３ａ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。
【００２７】
リフレクタ２は上記ヒートシンク３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、または樹脂からなっており、いずれも内周面を反射面とする３つの領域からなっている。
【００２８】
そのうち、第１のリフレクタ領域２ａは、ＬＥＤ光源６を覆うように該ＬＥＤ光源６近傍を第１の焦点Ｆ１の位置とし、シャッタ８の上端８ａ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２ａａ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と同一直線上に位置する。
【００２９】
第２のリフレクタ領域２ｂは、上記第１のリフレクタ領域２ａと同様にＬＥＤ光源６を覆うようにＬＥＤ光源６近傍を第１の焦点Ｆ１の位置とし、第３のリフレクタ領域２ｃの内周面の第１の焦点Ｆ３の位置を第２の焦点Ｆ３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２ｂｂとなっている。
【００３０】
第３のリフレクタ領域２ｃは、第２のリフレクタ領域２ｂの内周面の第２の焦点Ｆ３の位置を第１の焦点Ｆ３の位置とし、シャッタ８の上端８ａ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２ｃｃとなっている。
【００３１】
レンズホルダ４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５を保持すると共に、ヒートシンク３側の内底面から上方に延びるシャッタ８を有している。シャッタ８は上記リフレクタ２の各楕円系反射面２ａａ、２ｂｂ、２ｃｃと投影レンズ５の間に位置し、上端８ａが照射ビームのカットオフラインを形成する。
【００３２】
投影レンズ５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。
【００３３】
そして、ＬＥＤ光源６を実装したＬＥＤ実装基板７は絶縁性熱伝導シートを介してヒートシンク３のベース部３ａ上に載置されているが、該ＬＥＤ実装基板７はＬＥＤ光源６を第１のリフレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａおよび第２のリフレクタ領域２ｂの楕円系反射面２ｂｂに近付けることによりＬＥＤ光源６から出射される光を効率良く反射光として利用できるように、ランプユニット１の照射軸Ｘに対して所定の傾きをもって配置されている。
【００３４】
そのため、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９がヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃとの隙間１０によってランプユニット１の外部と繋がっている。
【００３５】
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６が点灯して該ＬＥＤ光源６から第１のリクレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面２ａａ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８の上端８ａ方向に向かい、その一部はシャッタ８によって光路が遮られる。
【００３６】
一方、第１のリクレクタ領域２ａの楕円系反射面２ａａで反射された光のうちシャッタ８に遮られることのない反射光はレンズホルダ４内を伝搬されて投影レンズ５に至る。
【００３７】
また、第１の焦点Ｆ１の位置にあるＬＥＤ光源６から第２のリクレクタ領域２ｂの楕円系反射面２ｂｂの方向に向けて出射された光は、楕円系反射面２ｂｂ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２ｃの第１の焦点Ｆ３でもあり、焦点Ｆ３の方向に向かった反射光は第３のリクレクタ領域２ｃの楕円系反射面２ｃｃ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８の上端８ａ方向に向かい、その一部はシャッタ８によって光路が遮られる。
【００３８】
一方、第３のリクレクタ領域２ｃの楕円系反射面２ｃｃで反射された光のうちシャッタ８に遮られることのない反射光はレンズホルダ４内を伝搬されて投影レンズ５に至る。
【００３９】
このようにＬＥＤ光源６から出射して楕円系反射面２ａａで１回反射して投影レンズ５に至った光、およびＬＥＤ光源６から出射して楕円系反射面２ｂｂと楕円系反射面２ｃｃで２回反射して投影レンズ５に至った光はいずれも投影レンズ５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ランプユニット１外に照射される。
【００４０】
それと同時に、ＬＥＤ光源６が点灯すると該ＬＥＤ光源６が発熱するが、この熱はＬＥＤ光源６が実装されたＬＥＤ実装基板７および絶縁性熱伝導シートを介して該ＬＥＤ実装基板７が載置された、ヒートシンク３の板状あるいはブロック状のベース部３ａに伝導されて移動し、ベース部３ａの表面から外部に放散される。また、ベース部３ａに移動した熱は更にベース部３ａの一端部から平行に並設された複数の板状のフィン部３ｂに伝導されて移動し、フィン部３ｂから外部に放散される。
【００４１】
ヒートシンク３に移動した熱はヒートシンク３に固定されたリフレクタ２にも伝導されて移動し、リフレクタ２の第１のリフレクタ領域２ａ、第２のリフレクタ領域２ｂ、および第３のリフレクタ領域２ｃの各リフレクタ領域から外部に放散される。よって、ＬＥＤ光源６の点灯時に発生する熱は主にヒートシンク３とリフレクタ２で放熱されることになり、ランプユニット１が放熱性の高いものとなっている。
【００４２】
ところで、上述したように、ヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９がヒ−トシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃとの隙間１０によってランプユニット１の外部と繋がっており、ヒートシンク３で放散された熱がこの隙間１０から空間９内に侵入して空間９内にこもり、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることが考えられる。
【００４３】
そこで、以下の実施例１〜４において、ヒートシンク３からの熱が隙間１０から空間９内に侵入するのを抑制するようなヒートシンク３の構造を提案している。
【実施例１】
【００４４】
図３は実施例１の概略断面図である。本実施例は、ヒートシンク以外は上述の実施形態と同様の構造となっている。ヒートシンク３のベース部３ａは一定の厚みからなる板状を呈しており、ランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜している。
【００４５】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００４６】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００４７】
つまり、フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。そのため、図４のヒートシンク３の断面図に示すように、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００４８】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例２】
【００４９】
図５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３のベース部３ａおよびフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００５０】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して略平行となっている。
【００５１】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００５２】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００５３】
つまり、ベース部３ａおよびフィン部３ｂは共にＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、ベース部３ａおよびフィン部３ｂはいずれも台形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００５４】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００５５】
更に、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００５６】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例３】
【００５７】
図６は実施例３の概略断面図である。実施例３は実施例２とヒートシンク３のベース部３ａおよびフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００５８】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００５９】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００６０】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して略直角方向に延びており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６１】
つまり、ベース部３ａはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方からＬＥＤ光源６から遠ざかる方向においても長さが一定であり、平行四辺形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００６２】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００６３】
よって、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００６４】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【実施例４】
【００６５】
図７は実施例４の概略断面図である。実施例４は実施例３とヒートシンク３のフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００６６】
ベース部３ａは、ＬＥＤ実装基板７を載置する上面３ａａがランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって下側に傾斜しており、フィン部３ｂが延びる下面３ａｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６７】
そして、ベース部３ａの上面３ａａの一部がリフレクタ２と面接触し、一部が空間９内に位置しており、ベース部３ａの上面３ａａの空間９内に位置する部分にＬＥＤ実装基板７が載置されている。
【００６８】
ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがベース部３ａの下面３ａｂに対して略垂直となっており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向と反対方向に向かって上側に傾斜している。
【００６９】
つまり、ベース部３ａはＬＥＤ光源６の下方に長く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて短くなっており、台形を呈している。フィン部３ｂはＬＥＤ光源６の下方からＬＥＤ光源６から遠ざかる方向においても長さが一定であり、平行四辺形を呈している。したがって、ベース部３ａの厚みはＬＥＤ光源６の下方部が最も厚く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて薄くなっており、熱伝導抵抗はＬＥＤ光源６の下方部が最も低く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて高くなる。
【００７０】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してベース部３ａに移動した熱は、ベース部３ａの熱伝導抵抗が最も低い領域を伝導されたフィン部３ｂのＬＥＤ光源６の下方部に最も多く移動し、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて熱伝導抵抗が高い領域を伝導されるために少なくなる。
【００７１】
よって、フィン部３ｂから放散される熱の量はＬＥＤ光源６の下方部が最も多く、ＬＥＤ光源６から遠ざかるにつれて少なくなる。そのため、フィン部３ｂの、ランプユニット１の照射方向から照射方向の反対方向に向かい、更に照射方向の反対方向の横端部３ｂａ側から上方に向かう対流が形成される。
【００７２】
そこで、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは上記対流に乗ってランプユニット１外に放散されるため、対流の流路にない、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する熱は少なく、空間９内に位置するＬＥＤ光源６の放熱効果を低下させることはほとんどない。
【００７３】
次に、図３に基づいて説明した実施例１と図８の比較例との放熱効果の差を実験によって検証したので以下に説明する。図８に示す比較例は実施例１とヒートシンク３のフィン部３ｂの形状のみが異なる。
【００７４】
具体的には、ヒートシンク３のフィン部３ｂは両横端部３ｂａがベース部３ａの下面３ａｂに対して略垂直となっており、ベース部３ａと対向する側にある先端部３ｂｂはランプユニット１の照射軸Ｘに対して照射方向に向かって上側に傾斜している。
【００７５】
表１は実験結果を示している。
【表１】
【００７６】
表１より、投影レンズの内面において実施例１は比較例に対して２．８％温度が低下し、ＬＥＤ光源においては実施例１は比較例に対して２．３％温度が低下している。つまり、本発明のＬＥＤランプユニットが従来の比較例に比べて放熱効果が高いことがわかる。
【００７７】
これは、ＬＥＤ光源６で発生してフィン部３ｂに移動した熱の多くは照射方向の端部３ｂａ側から上方に向かう対流に沿って上昇し、ヒートシンク３とリフレクタ２の第３のリフレクタ領域２ｃで形成された隙間１０からヒートシンク３、リフレクタ２、レンズホルダ４および投影レンズ５で形成された空間９に侵入する。
【００７８】
そのため、空間９内にこもった熱がＬＥＤ光源６の周囲温度を上昇させ、ヒートシンク２による放熱効果が低減してＬＥＤ光源６の温度上昇の抑制が阻害されることになる。
【００７９】
なお、上記実施形態において、ヒートシンクは金属材料で形成されているが、ランプユニットの軽量化のために多少放熱効果が抑制されるが樹脂材料で形成することも可能である。同様にレンズホルダも金属材料あるいは樹脂材料のいずれでも形成可能である。
【００８０】
以上、詳細に説明したように、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、同時にヒートシンクの形状を最適化することにより放熱性を向上させると共に、ＬＥＤ光源が収容された空間内にヒートシンクからの放散熱が侵入しないような対流の流路を確保するようにした。
【００８１】
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ＬＥＤランプユニットが実現できた。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係わる実施形態の概略斜視図である。
【図２】本発明に係わる実施形態の概略断面図である。
【図３】本発明に係わる実施例１の概略断面図である。
【図４】同じく、本発明に係わる実施例１の概略部分断面図である。
【図５】本発明に係わる実施例２の概略断面図である。
【図６】本発明に係わる実施例３の概略断面図である。
【図７】本発明に係わる実施例４の概略断面図である。
【図８】比較例の概略断面図である。
【図９】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１ ＬＥＤランプユニット
２ リフレクタ
２ａ 第１のリフレクタ領域
２ａａ 楕円系反射面
２ｂ 第２のリフレクタ領域
２ｂｂ 楕円系反射面
２ｃ 第３のリフレクタ領域
２ｃｃ 楕円系反射面
３ ヒートシンク
３ａ ベース部
３ａａ 上面
３ａｂ 下面
３ｂ フィン部
３ｂａ 横端部
３ｂｂ 先端部
４ レンズホルダ
５ 投影レンズ
６ ＬＥＤ光源
７ ＬＥＤ実装基板
８ シャッタ
８ａ 上端
９ 空間
１０ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源を載置したヒートシンクと、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と、を備えたＬＥＤランプユニットであって、前記ヒートシンクは前記ＬＥＤ光源を載置したベース部と前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対面に設けられた板状のプレートフィンまたは波状のコルゲートフィンからなるフィン部を有し、前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面は後方から前方に向かって前記リフレクタ側に傾斜していると共に前記ＬＥＤ光源が載置された前方部分が前記リフレクタに覆われる位置にあり、前記フィン部の前記ベース部と対向する側にある先端部は後方から前方に向かって前記ベース部と反対側に傾斜していることを特徴とするＬＥＤランプユニット。
【請求項２】
前記ベース部は前記ＬＥＤ光源が載置された面と前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対側の面の間の厚みが、略均一または前方から後方に向かって薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプユニット。
【請求項３】
前記フィン部は前記ベース部に鋳造、ロウ付け、またはカシメのうちいずれかの方法で取り付けられることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤランプユニット。
【請求項１】
ＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源を載置したヒートシンクと、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と、を備えたＬＥＤランプユニットであって、前記ヒートシンクは前記ＬＥＤ光源を載置したベース部と前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対面に設けられた板状のプレートフィンまたは波状のコルゲートフィンからなるフィン部を有し、前記ベース部の前記ＬＥＤ光源が載置された面は後方から前方に向かって前記リフレクタ側に傾斜していると共に前記ＬＥＤ光源が載置された前方部分が前記リフレクタに覆われる位置にあり、前記フィン部の前記ベース部と対向する側にある先端部は後方から前方に向かって前記ベース部と反対側に傾斜していることを特徴とするＬＥＤランプユニット。
【請求項２】
前記ベース部は前記ＬＥＤ光源が載置された面と前記ＬＥＤ光源が載置された面と反対側の面の間の厚みが、略均一または前方から後方に向かって薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプユニット。
【請求項３】
前記フィン部は前記ベース部に鋳造、ロウ付け、またはカシメのうちいずれかの方法で取り付けられることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のＬＥＤランプユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−７０７３２（Ｐ２００９−７０７３２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９３９７（Ｐ２００７−２３９３９７）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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