LED RIBBON（エル・リボン）が特許を取得！

全ては明るさと放熱のため

超小型・高輝度のCREE社製LEDチップを採用してハロゲンの配光とHIDを凌駕する明るさを出すため、放熱に拘り抜いて素材を選択し、エル・リボン独自開発の構造・製法とすることで、熱による性能低下と破損から護り最大限の明るさを手に入れました。
この度、この技術が特許技術として認められ特許を取得しました。

LED RIBBON特許技術の紹介

1. 超小型高輝度LEDを採用しフィラメントに近い配光と明るさ
超小型3.5mm角で最大約1,500lmの明るさを誇るCREE社製高輝度LEDチップを採用することで、ハロゲンに近い照射配光を実現しました。この照射配光が車検と明るさで重要な要素となります。
ロービームでハロゲンに近いカットラインを再現することで、対向車や歩行者には眩しくなく、カットラインの下側に照射光が集まっていることにより、非常に明るいロービーム照射を実現しています。

LED特許取得配光

そこで問題となるのが発熱。
しかし、明るさを追求するためにLEDチップ本来の最大パフォーマンスで点灯させると、発熱量が大きくなり自ら発熱する150℃程度の温度で自身のLEDチップを破損させてしまいます。これがLEDバルブ最大の弱点です。
解決方法は、2つ。
1つ目は、確実に冷却して最大のパフォーマンスを引き出す。
2つ目は、LEDチップ本来のパワーは使わずにスペック値よりもかなり低い電力で発光させて発熱を抑える。
LED RIBBONは、小さいヘッドライトバルブで構築するには超難関な前者を基本としながら、前者と後者両方の技術を高次元で両立させています。明るく発光させる場合の熱によるパフォーマンス低下と破損リスクを回避するため、独自技術で極限まで放熱させています。
明るさを最大限に引き出すことのできる、業界唯一のLEDヘッドライトバルブシステム、それがLED RIBBONです。
いかに冷却するか、これが明るさの最大のカギとなります。

2. 熱伝導率の高い銅製のLED基板を採用
価格と製造の面で、通常アルミ基板を採用することの多いLED製品ですが、LED RIBBONは、アルミの約1.5倍の熱伝導率を誇る銅製基板を採用しています。発光部に一番直結しているLED基板部の熱源で熱が溜まらないよう、末端部のヒートシンクへと熱を伝えるための第一歩が銅製LED基板の役割です。ここが弱ければ、ボトルネックとなり、その後の冷却がいくら優れていても無意味となってしまうからです。

3. 音速で熱を移動する銅製ヒートパイプ技術を採用
LED基板が発生した熱をライト灯具の外にあるヒートシンクへと熱を伝えなければなりません。
LED RIBBONは熱源の熱を高速で冷却部へ移動させるヒートパイプ技術を採用。
アルミ製のメイン構造ではヒートシンクへの熱の移動が緩やかなためLED発光部を急激に冷却すること到底難しくなります。
LED RIBBONは小型のヘッドライトバルブでこれを実現するため、ヒートパイプをバルブシステムのメイン構造とし、熱源であるLED基板を直接ヒートパイプへ接合する独自のアイディアを生み出しました。これにより、LED基板の熱をそのままヒートパイプに熱を移動し、ヒートパイプでヒートシンク部へ高速で熱を伝えることでLEDチップの温度上昇を抑える冷却構造としながら、小型化に成功しました。
そこで問題となるのがLED基板とヒートパイプの接合部。

4. ヒートパイプと LED基板を半田溶接して伝熱ロスを解消
LED基板とヒートパイプの接合部は熱源にかなり近い部分に位置します。しかし、この部分にわずかな隙間があれば熱移動の効率が著しく低下してしまいます。電気の接点部でも電気抵抗が生まれるように、熱の移動でも熱抵抗が生まれます。
LED RIBBONはこのLED基板とヒートパイプの接合部を独自の製法で半田溶接。わずかな隙間を無くすことで熱抵抗を低減し、LED基板の熱をヒートパイプへ確実に伝えることが可能となりました。もちろん確実に固定されていることにより、走行時のバイブレーションなどで接点の隙間が変わることもありません。

5. 狭い隙間で変形自在な銅製オリジナルヒートシンク
ヒートパイプから移動された熱を冷却するヒートシンク、それが「ヒートリボン」そして「フレキシブルヒートシンク」です。
バイクのヘッドライトはバルブ後部の隙間が狭く大型のヒートシンクは搭載できません。
LED RIBBONは放熱面積を大きく確保できる編み込み状の銅製帯導体をヒートシンクとして採用することで、狭い隙間でも取り付けを可能にした変幻自在に広げられ曲げられる「ヒートリボン」を生み出しました。また、H4HYPERでは、独自の熱処理により特徴的な銅の板を重ね合わせた、こちらも変幻自在に曲げられる「フレキシブルヒートシンク」を生み出しました。
どちらも大きな放熱面積を確保することにより冷却効率が高く、走行すればわずかな走行風でも確実に冷却することができる自然空冷式のヒートシンクです。小型の電動ファンを用いて強制空冷としない理由は、小型ファンがラジエターなどの大型ファンに比べ振動や粉塵などに非常に弱いからです。ファンが動かなくなったり軸が汚れて回転数が下がれば冷却できなくなりLEDチップの破損に繋がります。

6. 放熱効率を徹底的に追求するため、ヒートシンクグリスを付属
ヒートリボンなどのヒートシンクとバルブ本体は取付性を考慮してボルトによる後付けの固定式となっています。この部分もLED基板とヒートパイプの接合部と同じようにわずかな隙間で熱抵抗が生まれ効率良くヒートシンク部へ熱が伝わらなくなってしまいます。
LED RIBBONは、この隙間を埋めるため、ヒートシンクグリス（伝熱グリス）を付属しています。バルブ本体とヒートシンクの接合面に全体に均一かつ確実に塗布することにより、伝熱ロスを無くすことで本来の冷却効果を生み出すことが可能となります。

7. ledチップ温度をモニタリングし発熱温度を自動調整
LED RIBBONは自然空冷式です。そのため、走行風が得られない停車中や酷暑の日中の渋滞などでは温度上昇を抑えることができません。
LED RIBBONは、この走行風が得られにくい状況を考慮して、一番高熱となるLEDチップ部に温度センサーを搭載しチップ部の温度をモニタリングしています。温度が上昇すれば、コントローラーでLEDチップへの電力を自動で下げてLEDチップの発熱を制御します。LEDチップは発光時の電力が小さい場合、発熱量も少なくなりますが、発光量は比例して極端に半減しないため、明るさの上昇下降が気になるようなことはなくごく自然なライディングが可能となっています。