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技術 車両灯具用LEDバルブ

出願人 株式会社コードテック
発明者 小寺匠
出願日 2008年12月10日 (12年7ヶ月経過) 出願番号 2008-315000
公開日 2010年6月24日 (11年0ヶ月経過) 公開番号 2010-137675
状態 特許登録済
技術分野 光源の回路一般 非携帯用の照明装置またはそのシステム 車両の外部照明装置、信号
主要キーワード 車載用バッテリー 赤外線サーモグラフィ 小型電子素子 バッテリー接続 LEDバルブ 保安基準 車両灯具用 PTCサーミスタ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年6月24日)のものです。
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図面 (5)

課題

LEDバルブ発熱の抑制および放熱特性の向上により色彩劣化を防止するとともに、瞬間的なパルス電流による点滅を防止することができる車両灯具用LEDバルブを提供することを目的とする。

解決手段

本発明にかかる車両灯具用LEDバルブは、1つ以上の可視LED112a、112bと、可視LED112a、112bに並列に接続された1つ以上の不可視LED114a、114bと、可視LED112a、112bおよび不可視LED114a、114bが実装された基板110と、車両のバッテリー140からの電流受電する電極130と、備えることを特徴とする。

概要

背景

車両には車幅灯ライセンス灯など種々の灯具が備えられている。そして、保守のための同種の灯具の他、趣向性のある互換バルブも提供されている。近年は特に、従来のハロゲンバルブ換えて、より鮮明な色彩を得られるLEDバルブが広く利用されている。

ところで、特定の車両には、球切れ検知機能が搭載されている。球切れ検知機能とは、車両灯具(例えば車幅灯)が寿命等で切れたときに、球切れ警告灯点灯などにより、ユーザー交換を促すものである。具体的な検知方法としては、バルブに流れる電流を検知し、所定量の電流が流れなければ球切れと判断している。

しかし、ハロゲンバルブに比べてLEDバルブは、圧倒的に消費電力が少ない。そのため、ハロゲンバルブを標準仕様にしている車両で、互換バルブとしてLEDバルブを使用した場合、回路に流れる電流が不足し、球切れ検知機能の誤作動を生じる問題があった。

また、球切れ検知機能が搭載されている車両の多くは、バルブ消灯時にもバルブに瞬間的なパルス電流(球切れ警告灯チェック信号)を流し、球切れ検知を行っている。このような車両において、ハロゲンバルブを標準仕様にしている車両で互換バルブとしてLEDバルブを使用した場合、LEDバルブはその高速応答性のため、パルス電流によって点滅してしまう。そのため、不必要に車幅灯が点滅することになり保安基準違反となってしまう問題があった。

そこで、特許文献1には、LED素子並列抵抗を配置して、全体としてハロゲンランプと同程度の電流を回路全体消費することにより、球切れ検知機能の誤作動を防止したLEDバルブが開示されている。
特開2005−324768号公報

概要

LEDバルブの発熱の抑制および放熱特性の向上により色彩の劣化を防止するとともに、瞬間的なパルス電流による点滅を防止することができる車両灯具用LEDバルブを提供することを目的とする。本発明にかかる車両灯具用LEDバルブは、1つ以上の可視LED112a、112bと、可視LED112a、112bに並列に接続された1つ以上の不可視LED114a、114bと、可視LED112a、112bおよび不可視LED114a、114bが実装された基板110と、車両のバッテリー140からの電流を受電する電極130と、備えることを特徴とする。

目的

本発明は、このような課題に鑑み、LEDバルブの発熱の抑制および放熱性の向上により色彩の劣化を防止するとともに、瞬間的なパルス電流による点滅を防止することができる車両灯具用LEDバルブを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

1以上の可視LEDと、前記可視LEDに並列に接続された1以上の不可視LEDと、前記可視LEDおよび前記不可視LEDが実装された基板と、車両のバッテリーからの電流受電する電極と、を備えることを特徴とする、車両灯具用LEDバルブ

請求項2

前記基板は、前記車両の外側に向けて配置される実装面と、該車両に対向して配置される車両対向面と、からなり、少なくとも前記可視LEDおよび前記不可視LEDは、前記実装面に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の車両灯具用LEDバルブ。

請求項3

前記基板は、前記電極以外の部分に、有色の塗装を施したことを特徴とする請求項1に記載の車両灯具用LEDバルブ。

請求項4

前記可視LEDおよび前記不可視LEDに接続された2以上の電流制限抵抗を備え、前記電流制限抵抗は、前記電極の近傍に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の車両灯具用LEDバルブ。

請求項5

前記基板に、直列に接続された分圧抵抗およびサーミスタと、前記分圧抵抗と前記サーミスタとの間にゲートが接続されたFETとを備え、前記FETは、前記可視LEDとその電流制限抵抗の間にドレインが接続されたことを特徴とする請求項1に記載の車両灯具用LEDバルブ。

請求項6

1以上の可視LEDと、直列に接続された分圧抵抗およびサーミスタと、前記分圧抵抗と前記サーミスタとの間にゲートが接続されたFETと、車両のバッテリーからの電力を受電する電極と、を備え、前記サーミスタが所定の温度に達することにより、前記可視LEDに電力が供給されることを特徴とする車両灯具用LEDバルブ。

技術分野

0001

本発明は、車両灯具用LEDバルブに関するものである。

背景技術

0002

車両には車幅灯ライセンス灯など種々の灯具が備えられている。そして、保守のための同種の灯具の他、趣向性のある互換バルブも提供されている。近年は特に、従来のハロゲンバルブ換えて、より鮮明な色彩を得られるLEDバルブが広く利用されている。

0003

ところで、特定の車両には、球切れ検知機能が搭載されている。球切れ検知機能とは、車両灯具(例えば車幅灯)が寿命等で切れたときに、球切れ警告灯点灯などにより、ユーザー交換を促すものである。具体的な検知方法としては、バルブに流れる電流を検知し、所定量の電流が流れなければ球切れと判断している。

0004

しかし、ハロゲンバルブに比べてLEDバルブは、圧倒的に消費電力が少ない。そのため、ハロゲンバルブを標準仕様にしている車両で、互換バルブとしてLEDバルブを使用した場合、回路に流れる電流が不足し、球切れ検知機能の誤作動を生じる問題があった。

0005

また、球切れ検知機能が搭載されている車両の多くは、バルブ消灯時にもバルブに瞬間的なパルス電流(球切れ警告灯チェック信号)を流し、球切れ検知を行っている。このような車両において、ハロゲンバルブを標準仕様にしている車両で互換バルブとしてLEDバルブを使用した場合、LEDバルブはその高速応答性のため、パルス電流によって点滅してしまう。そのため、不必要に車幅灯が点滅することになり保安基準違反となってしまう問題があった。

0006

そこで、特許文献1には、LED素子並列抵抗を配置して、全体としてハロゲンランプと同程度の電流を回路全体消費することにより、球切れ検知機能の誤作動を防止したLEDバルブが開示されている。
特開2005−324768号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上記した技術では、抵抗器などの発熱により、基板ジャンクション温度近くまで加熱されてしまう問題があった。その結果、LEDバルブに流れる電流が低下し、LEDバルブの色彩までも劣化してしまうおそれがあった。また、上記技術ではパルス電流によるLEDバルブの点滅を防ぐこともできなかった。

0008

本発明は、このような課題に鑑み、LEDバルブの発熱の抑制および放熱性の向上により色彩の劣化を防止するとともに、瞬間的なパルス電流による点滅を防止することができる車両灯具用LEDバルブ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、本発明にかかる車両灯具用LEDバルブの代表的な構成は、1以上の可視LEDと、可視LEDに並列に接続された1以上の不可視LEDと、可視LEDおよび不可視LEDが実装された基板と、車両のバッテリーからの電流を受電する電極と、を備えることを特徴とする。

0010

かかる構成によれば、可視LEDを用いて電流を消費することにより、電力は光と熱に変換されることから、全てが熱に変わる抵抗を用いた場合と比べて、発熱を抑えることができる。

0011

上記の基板は、車両の外側に向けて配置される実装面と、車両に対向して配置される車両対向面と、からなり、少なくとも可視LEDおよび不可視LEDは、実装面に配置されているとよい。これにより、可視LEDおよび不可視LEDが出力する指向性を有する光線を、灯具外に放射するように予め設計できる。そのため、LEDバルブから出た輻射熱再吸収を抑制することができる。

0012

上記の基板は、電極以外の部分に、有色の塗装を施しているとよい。これにより、はんだめっきの金属面よりも塗装面からの方が輻射熱の放出が大きいので、放熱性を向上させることができる。

0013

上記の可視LEDおよび不可視LEDに接続された2以上の電流制限抵抗を備え、電流制限抵抗は、電極の近傍に配置されているとよい。これにより、抵抗が発する熱を電極から車両本体に効果的に伝熱させて逃がすことができる。

0014

上記の基板に、直列に接続された分圧抵抗およびサーミスタと、分圧抵抗とサーミスタの間にゲートが接続されたFETとを備え、FETは、可視LEDとその電流制限抵抗の間にドレインが接続されているとしてもよい。これにより、電流の流れ始めにおいて、可視LEDに流れるべき電流をFETから逃がす遅延回路を構成することができる。

0015

上記課題を解決するために、本発明にかかる車両灯具用LEDバルブの代表的な構成は、1以上の可視LEDと、直列に接続された分圧抵抗およびサーミスタと、分圧抵抗とサーミスタの間にゲートが接続されたFETと、車両のバッテリーからの電力を受電する電極とを備え、サーミスタが所定の温度に達することにより、可視LEDに電力が供給されることを特徴とする。これにより、電流の流れ始めにおいて、可視LEDに流れるべき電流をFETから逃がす遅延回路を構成することができる。

発明の効果

0016

本発明によれば、LEDバルブの発熱の抑制および放熱性の向上により色彩の劣化を防止するとともに、瞬間的なパルス電流による点滅を防止することができる車両灯具用LEDバルブを提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

0018

図1は、本実施形態にかかる車両灯具用LEDバルブ(以下、単に「LEDバルブ100」という。)を示す図であって、図1(a)は基板110の車両の外側に向けて配置される実装面110aを示す図、図1(b)は車両に対向して配置される車両対向面を示す図である。

0019

LEDバルブ100は、基板110、可視LED112a、112b、不可視LED114a、114b、FET116、サーミスタ118、分圧抵抗120、電流制限抵抗122a、122b、電極130、から構成される。以下、FET116としてn型MOSFETを、サーミスタ118としてPTCサーミスタを、例に用いて説明する。

0020

基板110は、絶縁体板材の上に銅箔熱圧着させて回路パターンを形成し、その上から有色塗装を施すことにより形成される(有色塗装領域124)。絶縁体としては一般的なものを使用することができるが、後述するソケット190に着脱させるために強度が高いことが好ましく、ベークライトよりもガラスエポキシを好適に用いることができる。また回路パターンを形成する銅箔は、熱伝導性を向上させるために厚くすることが好ましく、例えば20μmとすることができる。また、やはり熱伝導性を向上させるために、グランドパターンに限らず全ての回路パターンをできるだけ幅広くすることが好ましい。

0021

有色塗装領域124を設けることにより、基板110からの輻射熱の放出を大きくすることができる。これは、はんだめっきの金属面よりも有色塗装領域124からの方が熱を輻射熱として放出する割合が高いためであり(輻射熱として放出されない熱は、伝導熱として基板110内に滞留する。)、赤外線サーモグラフィテストにて実証されている。

0022

図1(a)に示すように、基板110の実装面110aには、可視LED112a、112b、不可視LED114a、114b、FET116、サーミスタ118、分圧抵抗120が実装されている。上記のような素子を車両の外側に向けて配置される実装面110aに配置することで、可視LED112および不可視LED114が出力する指向性を有する光線を、灯具外に放射するように予め設計できる。そのため、LEDバルブ100から出た輻射熱の再吸収を抑制することができる。なお、車両に対向して配置される車両対向面110bに実装すると、輻射により放出されたエネルギーが、車両に反射して再吸収されるおそれがある。

0023

図1(b)に示すように、基板110の車両対向面110bの電極130近傍には、電流制限抵抗122a、122bが実装されている。上記したように、車両対向面110bに素子を実装すると、輻射により放出されたエネルギーが、車両に反射して再吸収されるおそれがある。しかし、小型化が進行している近年、基板110における素子の実装面積は制限されており、小型電子素子は高価であるためコストの面で問題を有する。そのため、本実施形態では電流制限抵抗122a、122bを電極130近傍に配置することで、電流制限抵抗122a、122bが発する熱を電極130から車両本体に効果的に伝熱させて逃がすことで、放熱性を向上させている。

0024

図2は、本実施形態にかかるLEDバルブ100へのバッテリー140接続時の回路構成を示す回路図である。図3は、本実施形態にかかるFET116のドレイン・ソース間遮断時(オフ時)の回路構成を示す回路図である。バッテリー140は車両に搭載された車載用バッテリーである。灯具制御装置142は、バッテリー140の電力をLEDバルブ100に供給する。LEDバルブ100は、電極130を通じて供給電流150、160を受電し、各々の素子へ所定の電流を供給する。

0025

灯具制御装置142は、基本的には運転者の操作に応じて電力をLEDバルブ100に供給し、かかるLEDバルブ100を夕刻や夜間に点灯させて車幅を示したり、ナンバープレートを照らしたりする。また灯具制御装置142は、2種類の球切れ検知を行う。1つめは、LEDバルブ100を点灯させている間に電流量(消費電力)を監視し、電流量が所定値以下である場合には球切れであると判断する。2つめは、LEDバルブ100の消灯時に瞬間的なパルス電流を流して、やはり電流量が所定値以下である場合には球切れであると判断する。

0026

LEDバルブ100においては、電流制限抵抗122aを介して2つの可視LED112a、112bが接続されている。またこれと並列に、電流制限抵抗122bを介して2つの不可視LED114a、114bが接続されている。なお本実施形態において可視LED112および不可視LED114は2つずつ直列に接続しているが、それぞれに電流制限抵抗122を設けてもよく、また電流制限抵抗122に対して1つずつのLED素子を配置してもよい。

0027

上記構成によれば、可視LED112a、112bに電流が流れるとき、不可視LED114a、114bにも電流が流れる。これにより回路全体に流れる電流(消費電力)を増加させることができ、灯具制御装置142の誤作動を防止することができる。

0028

可視LED112a、112bおよび不可視LED114a、114bは、電力を光と熱に変換する(光は輻射熱を生じる。)。可視LED112a、112bおよび不可視LED114a、114bは、量子効率が高く(例えば、白色LED20%以上、赤外LED20%以上、紫外LED30%以上)、熱変換割合が低いので、基板温度の上昇を抑制することができる。また、可視LED112a、112bおよび不可視LED114a、114bが放射する光線は、抵抗器による輻射とは違い指向性を持っているため、車両の外側に向けて配置することにより、灯具外にエネルギーを放出するように予め設計できる。

0029

さらに、不可視LED114a、114bが放射する光線は、可視光線ではないので、可視LED112a、112bの色彩を劣化させるおそれがない。車両灯具(例えば、車幅灯やライセンス灯)は、灯光の色、明るさ等に関して、保安基準が規定されているので、可視LED112a、112bの数は、保安基準を満たすように適宜設定される(不可視LED114a、114bに換えて、可視LED112a、112bを用いると、規定の明るさを超えてしまうおそれがある。)。上記のように、可視LED112a、112bを増やすのではなく、不可視LED114a、114bを用いることで明るさに影響を与えずに電力を消費し、球切れ検知の誤動作を防止することができる。

0030

(遅延回路)
また図2に示すように、上記の可視LED112および不可視LED114に、さらに並列させて、直列に分圧抵抗120とサーミスタ118とを接続している。サーミスタ118(PTCサーミスタ)は温度が低いときは抵抗値が低く、温度が高い場合には抵抗値が高くなる特性を有している。そしてFET116は、ゲートを分圧抵抗120とサーミスタ118の間に接続し、ドレインを可視LED112とその電流制限抵抗122aの間に接続し、ソースグランドに落としている。これらFET116、サーミスタ118、分圧抵抗120によって、遅延回路を構成することができる。

0031

電流供給を開始する瞬間、およびパルス電流を供給される場合は、サーミスタ118の抵抗値が低い。配線接続点170a、170eの間の電圧電位差)はサーミスタ118と分圧抵抗120によって分圧されるため、サーミスタ118の電圧が低い場合には、その中間の配線接続点170cの電圧(ゲート電圧)は高くなる。したがってFET116はONとなり、可視LED112に流れるべき電流をFET116からグランドに逃がす(バイパスさせる)ことができる。図2は電流がFETに流れている状態を示している。このとき、配線接続点170b、170gの間の電圧は電流制限抵抗122aとFET116のON抵抗によって分圧され、その中間の配線接続点170dの電圧は可視LED112a、112bの降下電圧以下となるため、これらは点灯しない。これにより、消灯時の瞬間的なパルス電流による可視LED112a、112bの発光を防止することができる。

0032

さらに電流を流すとサーミスタ118は発熱し、自身の熱によって温度が上昇して、抵抗値が高くなる。これに伴って配線接続点170cの電圧(ゲート電圧)は低くなり、FET116はOFFとなって、電流154は配線接続点170d、170g間を流れて可視LED112a、112bが点灯する。図3は可視LED112a、112bに電流が流れている状態を示している。

0033

なお、可視LED112、不可視LED114、サーミスタ118はそれぞれ並列に接続されていることから、FET116がONのときもOFFのときも、不可視LED114によって消費電力を増大させることができる。FET116によって不可視LED114に流れる電流もバイパスすることも考えられるが、FET116のON抵抗が低いとしても、可視LED112のための電流制限抵抗122aがあるために多くの電流を流すことができない。したがって、遅延回路が機能している間も、球切れ検知の誤動作を防止するためには、消費電力量を増大させる必要がある。そこで上記のように、不可視LED114には常に電力を供給するようにしている。

0034

また、常に不可視LED114a、114bに所定の電力を供給していることから、回路に流れた電流総量に対する熱変換割合を低く抑えることができる効果も有している。

0035

図4は、本実施形態のLEDバルブ100の使用態様図である。図4(a)は車両の例としての自動車180の側面図、図4(b)は自動車180の正面図、図4(c)はLEDバルブ100とハロゲンバルブ190の交換工程を示す図である。

0036

図4(a)、(b)に示すようにLEDバルブ100は、自動車180等の車幅灯182、184、またはライセンス灯186として使用される。より具体的には、例えば図4(c)に示すように、LEDバルブ100は、ハロゲンバルブ192等に換えて、ソケット190に装着されることにより使用される。このとき可視LED112および不可視LED114が配置された実装面110aは車両の外側に向けて配置し、車両対向面110bは車両に対向して配置する。LEDバルブ100において発生した熱は実装面110aから外側に輻射されると共にソケット190から伝熱して自動車180に吸収される。そして上記説明した如く、実装面110aに各種の電子素子を集中させて配置させたこと、および電流制限抵抗を電極の近傍に配置したことにより、効果的にLEDバルブ100の昇温を抑制することができる。

0037

以上、本実施形態によれば、所定の電流を不可視LED114に供給し球切れ検知の誤動作を防止するとともに、LEDバルブの発熱の抑制および放熱性の向上により、可視LED112の色彩の劣化を防止できる。また、パルス電流による可視LED112の点滅を防ぎ、保安基準にした車両灯具用LEDバルブを提供することができる。

0038

なお、本発明は係る実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

0039

本発明は、車両灯具用LEDバルブとして利用可能である。

図面の簡単な説明

0040

本実施形態にかかるLEDバルブを示す図である。
本実施形態にかかるLEDバルブへのバッテリー接続時の回路構成を示す回路図である。
本実施形態にかかるFETのドレイン・ソース間遮断時(オフ時)の回路構成を示す回路図である。
本実施形態にかかるLEDバルブの使用態様図である。

符号の説明

0041

100…LEDバルブ、110…基板、112a、112b…可視LED、114a、114b…不可視LED、116…FET、118…サーミスタ、120…分圧抵抗、122a、122b…電流制限抵抗、124…有色塗装領域、130…電極、140…バッテリー、142…灯具制御装置、150…供給電流、152、154、156…分散電流、160…供給電流,164、166…分散電流、170a、170b、170c、170d、170e、170f、170g…配線接続点、180…自動車、182、184…車幅灯、186…ライセンス灯、190…ソケット、192…ハロゲンバルブ

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