JP3221131U - 一体型ｌｅｄ車灯 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を向上でき、発光パワーを高くできる一体型ＬＥＤ車灯を提供する。【解決手段】一体型ＬＥＤ車灯は、複数の放熱フィン１３を有し、且つ少なくとも１つの光透過窓１２が設けられた放熱器と、少なくとも一部が放熱器内に位置し、対向する２つの表面にそれぞれ光透過窓内に位置するＬＥＤチップ５２、５３が設けられて、放熱器に熱接続された基板５０と、を含む。放熱器内にはファン５８がさらに設けられ、ファンは基板の下方に位置し、放熱フィンはファンの上方に位置し、ファンの送風方向は一体型ＬＥＤ車灯の取付方向に垂直である。【選択図】図５

Description

本考案は、自動車用照明設備の分野に関し、具体的には、一体型ＬＥＤ車灯に関する。

従来の自動車照明の分野では、ハロゲンランプが最も広く用いられている。ハロゲンランプはタングステン線を用いて発光するが、ハロゲンランプの光効率が低く、寿命が短いため、現在の一部の自動車には、ハロゲンランプの代わりにＬＥＤ灯を自動車の車灯として用いてきた。しかし、ＬＥＤ灯に用いられるＬＥＤチップは、動作するときに大量の熱が発生し、ＬＥＤチップの温度が高すぎると、ＬＥＤチップが焼損しやすくなり、ＬＥＤ車灯の使用寿命に影響を与える。そのため、如何にしてＬＥＤチップの放熱問題を解決するかは、ＬＥＤ車灯のキーテクノロジーとなっており、ＬＥＤ車灯のパワーを向上させるための重要な要素でもある。

既存のいくつかのＬＥＤ車灯には、放熱器及び基板が設けられており、ＬＥＤチップが基板にパッケージされ、且つ基板が放熱器に熱接続されており、例えば、ＬＥＤ基板が放熱器に直接接続されている。このように、ＬＥＤチップの動作時に発生した熱は、基板を介して放熱器に伝達され、放熱器により空気中にタイムリーに放散される。放熱効率を向上させるため、既存のいくつかのＬＥＤ車灯は、放熱器の一端にファンが設けられており、ファンによる送風により空気の流れを加速させることにより、熱の放散を促進している。

しかしながら、既存のＬＥＤ車灯のファンは放熱器の一端から放熱器の他端に送風し、且つＬＥＤ車灯が略水平方向に沿って取り付けられているため、ファンから吹き出された風は水平方向に沿うことになる。しかし、熱気は通常鉛直方向に沿って上向きに流れるため、既存のＬＥＤ車灯におけるファンの設置方式は、熱気の流れに不利であり、放熱効果も十分ではないことで、ＬＥＤ車灯にハイパワーのＬＥＤチップは適用できず、ＬＥＤ車灯による照明の明るさは向上できない。

ハイパワーのＬＥＤチップを使用しようとするとき、放熱器の体積を増大させる必要がある。そうすると、ＬＥＤ車灯の体積が大きくなり、ＬＥＤ車灯の実装に不利である。一方、既存の自動車に用いられているハロゲンランプが損壊したことをきっかけに、ハロゲンランプの代わりにＬＥＤ車灯を使用しようとする使用者がいる。しかし、ＬＥＤ車灯は、体積が大きすぎると、元のハロゲンランプを取り付けるための車灯カバーに取り付けることができないため、ＬＥＤ車灯の使用は制限される。

本考案は、放熱効果が良好な一体型ＬＥＤ車灯を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本考案は、一体型ＬＥＤ車灯を提供する。上記一体型ＬＥＤ車灯は、複数の放熱フィンを有し、且つ少なくとも１つの光透過窓が設けられた放熱器と、少なくとも一部が放熱器内に位置し、対向する２つの表面にそれぞれ光透過窓内に位置するＬＥＤチップが設けられており、放熱器に熱接続された基板と、を含み、放熱器内にファンがさらに設けられており、一体型ＬＥＤ車灯の取付方向の垂直方向において、ファンは基板の下方に位置し、放熱フィンはファンの上方に位置し、ファンの送風方向は取付方向に垂直である。

上記の態様において、ファンが放熱器内に設けられるとともに、放熱器が基板及び放熱フィンの下方に位置することにより、ファンから吹き出された風は、下から放熱フィン及び基板を経て上へ流れる過程において、基板及び放熱フィン上の熱気を迅速に上昇させることで熱を素早く放出することができる。これにより、ＬＥＤチップが発生した熱は素早く放散され、ＬＥＤチップの動作に対する基板過熱の影響が防止される。

好適な態様において、複数の放熱フィンは、互いに平行に配置され、且つ放熱フィンのある平面はファンの送風方向に平行である。

このように、複数の放熱フィンの間に隙間があることで、放熱フィンと空気の接触面積が増大することにより、熱を空気中に素早く放散することができ、ＬＥＤ車灯の放熱効率を向上させることができる。

別の態様において、一体型ＬＥＤ車灯には、電源プラグがさらに設けられており、電源プラグは、放熱器のＬＥＤチップから遠い端に設けられ、複数の放熱フィンは、ＬＥＤチップと電源プラグとの間に位置し、且つＬＥＤチップに近い端から電源プラグに近い端に向かって、複数の放熱フィンのファンに対する高さが漸増する。

このように、ＬＥＤチップに近い放熱フィンの高さが比較的低く、電源プラグに近い放熱フィンの高さが比較的高いことで、放熱フィンの高さが高過ぎてＬＥＤチップからの光線を遮断することを防止できることにより、ＬＥＤチップからの光線が反射カップに入射することが確保され、ＬＥＤ車灯の発光の明るさが保証される。

別の態様において、放熱器上に厚化された伝熱部が設けられており、取付方向の垂直方向において、厚化された伝熱部は、ＬＥＤチップの下方に位置し、さらに、厚化された伝熱部の一端は１枚の放熱フィンに隣接する。

このように、厚化された伝熱部を設置することにより、熱は厚化された伝熱部を素速く通過して放熱フィンに伝導されることができ、ＬＥＤ車灯の放熱効率が向上する。

ある態様において、放熱器に取付座が設けられており、取付座は、放熱フィンのＬＥＤチップから遠い端に位置し、取付座における一体型ＬＥＤ車灯の軸線に近い中央部に凹溝が設けられており、凹溝がＬＥＤチップの方向に凹んでいる。

このように、取付座に凹溝が設けられることで、ＬＥＤ車灯を取り付けるときに車灯ホルダー上の係止具が凹溝に係止することが確保され、ＬＥＤ車灯を車灯ホルダー内に固定することができ、車灯の堅固な取付が確保される。また、本考案のＬＥＤ車灯は、サイズが従来のハロゲンランプと同じであるため、ハロゲンランプとの交換は便利である。

別の態様において、取付座に少なくとも１つの位置決め部材が設けられており、位置決め部材は、取付座の周壁から取付座の径方向に沿って外に延伸し、位置決め部材の対称中心線は、基板のある平面に対して傾斜する。

このように、位置決め部材の対称中心線が基板のある平面と重ならないことで、取り付けられたＬＥＤ車灯の基板と鉛直面との間に小さな角度が形成されることにより、異なる領域での車灯スポットの形状に対する要求を満たすことができる。

別の態様において、ＬＥＤチップは、ロービームＬＥＤチップ及びハイビームＬＥＤチップを含み、放熱器に遮光部材が設けられており、取付方向の垂直方向において、遮光部材はロービームＬＥＤチップの下方にある。

このように、遮光部材によりロービームＬＥＤチップからの光線を遮光することで、ロービームＬＥＤチップが下に発した光線が反射カップに入射することが防止され、ひいてはロービームＬＥＤチップが発した光線が反射カップの上半部から反射されることが防止されることにより、ロービームスポットが形成される。

別の態様において、放熱器は、互いに接合する２つの放熱体を含み、放熱フィンが２つの放熱体に対称に設けられ、好ましくは、基板が２つの放熱体の間に挟持される。
このように、放熱器を２つの放熱体とすることで、ＬＥＤ車灯を組み立てるときに、ＬＥＤチップが溶接された基板を２つの放熱体の間に配置し、ねじで２つの放熱体を接合することができる。このように、ＬＥＤ車灯の組み立てが非常に簡単であり、ＬＥＤ車灯の製造コストが低い。

本考案の実施例の第１視角での構造図である。 本考案の実施例の第２視角での構造図である。 本考案の実施例の第３視角での構造図である。 本考案の実施例の第４視角での構造図である。 本考案の実施例の構造分解図である。 以下、図面及び実施例を用いて本考案をさらに説明する。

本実施例の一体型ＬＥＤ車灯は、自動車のフロントに用いられ、ロービームＬＥＤチップ及びハイビームＬＥＤチップが集積されており、ロービームが使用される場合に、ロービームＬＥＤチップのみが点灯され、ロービームスポットが形成される一方、ハイビームが使用される場合に、ハイビームＬＥＤチップが点灯され、円形のハイビームスポットが形成される。

図１及び図２に示すように、本実施例の一体型ＬＥＤ車灯は、１つの放熱器１０を有する。放熱器１０は、２つの放熱体１１、３０を含み、放熱体１１と放熱体３０とは接合し、且つ放熱体１１及び放熱体３０にそれぞれねじ穴が設けられている。２つのねじ３８（図５）は、それぞれ放熱体１１及び放熱体３０におけるねじ穴を通過して放熱体１１と放熱体３０とを固定する。勿論、実際に使用するときに、リベット又は他の方式により２つの放熱体１１、３０を固定しても良い。

図５に示すように、２つの放熱体１１、３０の間に基板５０が設けられ、基板５０の一面にＬＥＤチップが設けられている。基板５０の一面にあるＬＥＤチップは、ロービームＬＥＤチップ５２及びハイビームＬＥＤチップ５３を含む。基板５０の他面にも同様にロービームＬＥＤチップ及びハイビームＬＥＤチップが設けられている。基板５０の対向する表面上のＬＥＤチップは、対称に設けられている。

放熱体１１と放熱体３０は構造が同じであるため、以下、放熱体１１のみを例として放熱体の構造を説明する。図１に示すように、放熱体１１上に１つの光透過窓１２が設けられており、基板５０上のＬＥＤチップは、該光透過窓１２内に設けられている。即ち、ロービームＬＥＤチップ５２及びハイビームＬＥＤチップ５３は、共に光透過窓１２内に位置する。

図１の矢印に示す方向Ｘは、一体型ＬＥＤ車灯の取付方向である。つまり、一体型ＬＥＤ車灯を取り付けるときに、矢印Ｘの方向を挿入方向として車灯ホルダー内に取り付ける。ロービームＬＥＤチップ５２及びハイビームＬＥＤチップ５３は、取付方向において並列に設置され、且つロービームＬＥＤチップ５２は、ハイビームＬＥＤチップ５３の前端に位置する。

図５に示すように、取付方向に沿って、放熱器１０の後側に電源プラグ６０が設けられており、電源プラグ６０は、円状の本体及び３本のピン６１を含み、電源プラグ６０内に電源回路が設けられており、基板５０上のロービームＬＥＤチップ５２、ハイビームＬＥＤチップ５３などの部品に電力を供給する。

図１に示すように、放熱体１１の一側面には、互いに平行に配置された複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９が設けられており、隣接する２つの放熱フィンの間に隙間がある。これにより、放熱フィンと空気の接触面積を増大させることができ、熱を空気中に素早く放散することに有利である。

さらに、複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の高さは同一ではない。本実施例において、放熱フィンの高さは、取付方向Ｘの垂直方向における放熱フィンの最上端と最下端との間の距離である。図１から分かるように、取付方向Ｘの反対方向において、複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の高さは漸増する。つまり、ＬＥＤチップに近い側から電源プラグ６０に近い側に向かって、複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の高さは漸増する。また、複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の下端は、同一平面にあり、好ましくは、該平面が取付方向Ｘに平行である。これにより、複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９の上端は順次漸増する。

車灯ホルダー内に反射カップが設けられているため、ＬＥＤチップが発した光線は、反射カップに入射してから反射カップで反射されて射出ビームを形成する必要がある。複数の放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９を、高さが異なって漸増するように設置するのは、ＬＥＤチップに近い端にある放熱器がＬＥＤチップから発した光線の反射カップへの入射を遮断することを防止するためである。したがって、本実施例の放熱フィン構造によれば、ＬＥＤチップから発した光線は、遮断されずに反射カップに入射することができ、ＬＥＤ車灯の発光の明るさに対する影響は回避される。

さらに、ロービームが使用される場合に、光線はＬＥＤ車灯の下半部から射出するため、放熱体１１に遮光部材２４が設けられ、取付方向Ｘの垂直方向において、遮光部材２４はロービームＬＥＤチップ５２の下方にある。好ましくは、遮光部材２４は、光不透過材料、例えば、アルミニウムなどの金属で作製される。そして、ハイビームＬＥＤチップ５３の下方に遮光部材が設けられない。このようにして、ドライバーがロービームを使用するときに、ロービームＬＥＤチップ５２のみが発光し、且つロービームＬＥＤチップ５２から下に射出した光線は、遮光部材２４に遮断されることで、反射カップの下半部に入射できなくなる一方、ロービームＬＥＤチップ５２から上に射出した光線は、遮光部材２４に遮断されずに反射カップの上半部に入射し、さらにＬＥＤ車灯の下半部に射出してロービームスポットを形成する。ロービームが使用される場合に、ハイビームＬＥＤチップ５３が点灯されないため、ハイビームスポットは形成されない。

ハイビームが使用される場合に、ロービームＬＥＤチップ５２及びハイビームＬＥＤチップ５３は同時に点灯され、ロービームＬＥＤチップ５２からの光線はＬＥＤ車灯の下半部に射出し、ハイビームＬＥＤチップ５３からの光線は反射カップの上半部及び下半部に入射するため、ハイビームＬＥＤチップ５３からの光線は、ＬＥＤ車灯の上半部及び下半部から射出することができる。

本実施例において、基板５０は、２つの放熱体１１、３０の間に挟持され、且つ基板５０は、放熱器１０に熱接続される。即ち、熱は基板５０から放熱器１０に直接伝導されることができる。具体的には、ＬＥＤチップの動作時に発生した熱は、まず放熱体１１の光透過窓１２の周辺領域に伝導され、そして、放熱体１１を介して取付方向Ｘの反対方向に沿って複数の放熱フィンに伝導される。放熱器１１での熱の放散速度を加速するために、遮光部材２４の下方に厚化された伝熱部２０が設けられる。厚化された伝熱部２０は、放熱体１１の一面から外に延伸し、その断面の厚さは光透過窓１２の周辺領域の厚さよりも厚い。これにより、熱放散経路の断面積が増大する。

好ましくは、取付方向Ｘの垂直方向において、厚化された伝熱部２０は、ＬＥＤチップの下方に位置し、且つ厚化された伝熱部２０の一端は放熱フィン１３に隣接する。このようにして、熱は厚化された伝熱部２０を素速く通過して放熱フィン１３に伝導され、さらに放熱フィン１３により空気中に素早く放散されることができる。

図２及び図３に示すように、放熱体３０には、厚化された伝熱部３２及び遮光部材３４が設けられており、取付方向の垂直方向において、厚化された伝熱部３２及び遮光部材３４は、共にＬＥＤチップの下方に位置する。さらに、放熱体３０には、互いに平行に配置された複数の放熱フィン３１が設けられており、且つ隣接する２つの放熱フィン３１の間に隙間があり、複数の放熱フィンの高さは、ＬＥＤチップに近い側から電源プラグ６０に近い側に向かって漸増する。これにより、放熱フィン３１がＬＥＤチップからの光線を遮断することを防止することができる。

図４に示すように、放熱器１０のＬＥＤチップから遠い端に取付座４３が設けられている。取付座４３は略環状である。また、取付座４３の一体型ＬＥＤ車灯の軸線に近い中央部には凹溝４５が設けられており、凹溝４５はＬＥＤチップに近い方向に凹んでいる。このように、ＬＥＤ車灯を車灯ホルダーに取り付けるときに、車灯ホルダー上の係止具を凹溝４５に係止させることでＬＥＤ車灯を車灯ホルダー内に固定することができ、車灯の堅固な取付が確保される。また、本考案のＬＥＤ車灯は、従来のハロゲンランプのサイズと同じである（完全に１：１の設定であってもよい）ため、ハロゲンランプとの交換は容易である。

取付座４３の周方向に３つの位置決め部材４４が設けられており、それぞれの位置決め部材４４は、いずれも取付座４３の周壁から取付座の径方向に沿って外に延伸する。また、位置決め部材４４の対称中心線は、基板５０のある平面に対して傾斜する。図４に示すように、基板５０のある平面は、２つの放熱体１１、３０の接合面４８に平行であるが、位置決め部材４４の対称中心線は、接合面４８と重ならず、又は平行でもなく、比較的小さな角度を形成する。該角度は、６o〜８oであることが好ましい。

図４及び図５に示すように、放熱体１１の電源プラグ６０に近い側には筒壁２２が設けられ、放熱体３０の電源プラグ６０に近い側には筒壁３３が設けられている。筒壁２２と筒壁３３で円筒状の収容室が囲まれており、電源プラグ６０は、収容室内に取り付けられている。好ましくは、放熱体１１は一体に成形され、つまり、放熱フィン１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９及び厚化された伝熱部２０、遮光部材２４及び筒壁２２は一体に成形される。好ましくは、アルミニウム又はアルミニウム合金で作製される。

取付方向の垂直方向において、基板５０の下方にファン５８が設けられており、ファン５８の送風方向は、取付方向Ｘに垂直である。これにより、ファン５８からの風は、鉛直方向に沿って上向きに流れる。放熱器１０の複数の放熱フィンは、いずれもファン５８の上方に位置することが好ましい。このように、ＬＥＤチップが発生した熱は、放熱フィンまで伝導された後、ファンから吹き出された風により素早く上に放散される。複数の放熱フィンも取付方向に垂直に配置されているため、ファン５８の送風方向は、複数の放熱器の延伸方向に平行である。

図２に示すように、放熱器１０の下端にファン取付室４０が設けられており、ファン５８は、ファン取付室４０内に取り付けられている。又、放熱体１１は、ファン取付室４０の下端に取付パッド４１が設けられ、放熱体３０は、ファン取付室４０の下端に取付パッド４２が設けられており、ファン５８がファン取付室４０に取り付けられた場合に、取付パッド４１、４２は、共にファン５８の下方に位置し、ファン５８を支持する。これにより、ファンは、ファン取付室４０内に固定される。

好ましくは、基板５０は、第１基板５１及び第２基板５６を含み、ロービームＬＥＤチップ５２及びハイビームＬＥＤチップ５３は、共に第１基板５２に設けられている。さらに、第１基板５１と第２基板５６は、接続部材５４を介して電気的に接続されている。このようにして、電源プラグ６０が提供した電流は、第２基板５６の配線及び接続部材５４を経て第１基板５１の配線に流れて、ＬＥＤチップに電力を供給することができる。

図１から図３に示すように、取付方向の最先端において、ＬＥＤ車灯にコーン状部材２１が設けられているため、ＬＥＤ車灯の構造は、戦闘機の形状に類似する。コーン状部材２１の設置により、ＬＥＤ車灯の先端の体積が比較的小さく、ＬＥＤ車灯の取り付けが便利である。

本考案は、上述した実施形態に限定されない。例えば、放熱フィンの形状の変更、ファンのサイズ及びファンの形状の変更などの変化も本考案の保護範囲に含まれるべきである。

Claims (10)

1. 複数の放熱フィンを有し、且つ少なくとも１つの光透過窓が設けられた放熱器と、
   少なくとも一部が前記放熱器内に位置し、対向する２つの表面にそれぞれ前記光透過窓内に位置するＬＥＤチップが設けられており、且つ前記放熱器に熱接続された基板と、
   を含む前記一体型ＬＥＤ車灯であって、
   前記放熱器内にファンがさらに設けられており、前記一体型ＬＥＤ車灯の取付方向の垂直方向において、前記ファンは前記基板の下方に位置し、前記放熱フィンは前記ファンの上方に位置し、前記ファンの送風方向は前記取付方向に垂直である、
   ことを特徴とする一体型ＬＥＤ車灯。
2. 複数の前記放熱フィンは、互いに平行に配置され、且つ前記放熱フィンのある平面が前記ファンの送風方向に平行である、ことを特徴とする請求項１に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
3. 前記一体型ＬＥＤ車灯には、電源プラグがさらに設けられており、前記電源プラグは、前記放熱器のＬＥＤチップから遠い端に設けられ、
   複数の前記放熱フィンは、前記ＬＥＤチップと前記電源プラグとの間に位置し、且つ前記ＬＥＤチップに近い端から前記電源プラグに近い端に向かって、複数の前記放熱フィンの前記ファンに対する高さが漸増する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
4. 前記放熱器上に厚化された伝熱部が設けられており、前記取付方向の垂直方向において、前記厚化された伝熱部は、前記ＬＥＤチップの下方に位置する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
5. 前記厚化された伝熱部の一端は、１つの前記放熱フィンに隣接する、ことを特徴とする請求項４に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
6. 前記放熱器に取付座が設けられており、前記取付座は、前記放熱フィンの前記ＬＥＤチップから遠い端に位置し、前記取付座における前記一体型ＬＥＤ車灯の軸線に近い中央部に凹溝が設けられており、前記凹溝は、前記ＬＥＤチップの方向に凹んでいる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
7. 前記取付座に少なくとも１つの位置決め部材が設けられており、前記位置決め部材は、前記取付座の周壁から前記取付座の径方向に沿って外に延伸し、
   前記位置決め部材の対称中心線は、前記基板のある平面に対して傾斜する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
8. 前記ＬＥＤチップは、ロービームＬＥＤチップ及びハイビームＬＥＤチップを含み、
   前記放熱器に遮光部材が設けられており、前記取付方向の垂直方向において、前記遮光部材は、前記ロービームＬＥＤチップの下方に位置する、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
9. 前記放熱器は、互いに接合する２つの放熱体を含み、前記放熱フィンは、２つの前記放熱体上に対称に設けられている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の一体型ＬＥＤ車灯。
10. 前記基板は、２つの前記放熱体の間に挟持されている、ことを特徴とする請求項９に記載の一体型ＬＥＤ車灯。