CN112577018B - 光源单元以及车辆用灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光源单元以及车辆用灯具，在不造成制造成本的高涨的情况下，降低在发光元件中产生的热对电子部件的影响，并且确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率。该光源单元具备发光元件(29)、配置有发光元件的绝缘基板(28)、对发光元件进行供电的电路基板(27)以及设置有具有基板安装部(21)的散热板(13)的插座壳体(9)，电路基板具有形成有电路图案(33)的树脂基座(30)和插通于树脂基座的金属块(31)，在基板安装部上安装有电路基板，在金属块上安装有绝缘基板。

Description

光源单元以及车辆用灯具

技术领域

本发明涉及关于具有供电路基板安装的插座壳体且从发光元件射出光的光源单元以及车辆用灯具的技术领域。

背景技术

在车辆用灯具中，例如，设置有相对于由灯壳体和罩构成的灯具外框能够装卸的光源单元，作为光源单元的光源使用发光二极管等发光元件。

在这样的光源单元中，在插座壳体上设置有由金属材料形成且具有基板安装部的散热板，在基板安装部上安装有电路基板(例如，参照专利文献1)。

在电路基板上搭载有发光元件，发光元件发光时产生的热传递到散热板，发光元件的温度上升得到抑制，从而能够确保发光元件的良好的发光状态。

如上所述，在光源单元中，需要抑制发光元件的温度上升从而确保发光元件的良好的发光状态，因此优选确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率。

这样，为了确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率，在光源单元中，例如具有使用陶瓷基板作为电路基板的光源单元。由于陶瓷基板相对于树脂基板具有较高的热传导率，因此能够确保热从发光元件经由电路基板向散热板传递的高传递效率。

但是，在使用陶瓷基板作为电路基板的情况下，由于电路基板的热传导率较高，因此在发光元件中产生的热也容易传递至搭载于电路基板的电子部件，有可能对电子部件相对于电路基板的接合状态产生影响或对电子部件的特性产生影响。

因此，在光源单元中存在如下情况：例如使用树脂基板作为电路基板，在树脂基板中的搭载有发光元件的部分形成有导热通孔(通孔)。通过使用树脂基板作为电路基板，在发光元件中产生的热难以传递至电子部件，另一方面，由于在发光元件中产生的热经由导热通孔传递至散热板，因此能够在降低对与电路基板相对的电子部件造成的影响的基础上，确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-113234号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在上述那样的树脂基板中的搭载有发光元件的部分形成有导热通孔的光源单元中，为了确保必要的散热性能，需要形成多个导热通孔，需要较大的导热通孔形成区域，有可能导致电路基板的大型化。在这种情况下，若电路基板的大小没有制约，则能够采用这样的结构，但若电路基板的大小存在制约，则有可能难以在电路基板上搭载需要的电子部件。

另外，每当形成导热通孔时，需要相应的加工作业以及加工时间，产生制造成本变高的问题。

因此，本发明的光源单元以及车辆用灯具的目的在于，在不造成制造成本的高涨的情况下，降低在发光元件中产生的热对电子部件的影响，并且确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率。

用于解决问题的手段

第一，本发明所涉及的光源单元是具备发光元件、配置有上述发光元件的绝缘基板、对上述发光元件进行供电的电路基板以及设置有具有基板安装部的散热板的插座壳体的光源单元，上述电路基板具有形成有电路图案的树脂基座和插通于上述树脂基座的金属块，在上述基板安装部上安装有上述电路基板，在上述金属块上安装有上述绝缘基板。

由此，在散热板的基板安装部上安装有电路基板，并且在电路基板的金属块上安装有搭载有发光元件的绝缘基板。

第二，在上述的本发明所涉及的光源单元中，优选的是，在上述绝缘基板上形成有电极部，上述电极部通过金属线与上述电路图案连接。

由此，在金属块上安装有绝缘基板的状态下，电极部通过金属线与电路图案连接。

第三，在上述的本发明所涉及的光源单元中，优选的是，上述绝缘基板的外形形状小于上述金属块的外形形状。

由此，能够将绝缘基板的整体搭载于金属块，因此在发光元件中产生的热被有效地传递至金属块进而从金属块传递至散热板。

第四，在上述的本发明所涉及的光源单元中，优选的是，上述绝缘基板通过热传导性粘接剂粘接于上述金属块。

由此，利用热传导性较高的材料将绝缘基板接合于金属块。

第五，本发明所涉及的车辆用灯具是具备光源单元的车辆用灯具，上述光源单元是具备发光元件、配置有上述发光元件的绝缘基板、对上述发光元件进行供电的电路基板、以及设置有具有基板安装部的散热板的插座壳体的光源单元，上述电路基板具有形成有电路图案的树脂基座和插通于上述树脂基座的金属块，在上述基板安装部上安装有上述电路基板，在上述金属块上安装有上述绝缘基板。

由此，在光源单元中，在散热板的基板安装部上安装有电路基板，并且在电路基板的金属块上安装有搭载有发光元件的绝缘基板。

发明效果

根据本发明，在散热板的基板安装部上安装有电路基板，并且在电路基板的金属块上安装有搭载有发光元件的绝缘基板，因此能够在不造成制造成本的高涨的情况下降低在发光元件中产生的热对电子部件的影响，并且能够确保热从发光元件向散热板传递的高传递效率。

附图说明

图1是与图2至图9一起表示本发明的实施方式的图，本图是车辆用灯具的剖视图。

图2是光源单元的立体图。

图3是光源单元的剖视图。

图4是光源单元的后视图。

图5是表示在电路基板上搭载有绝缘基板的状态的立体图。

图6是表示在电路基板上搭载有绝缘基板的状态的剖视图。

图7是表示绝缘基板的前表面位于比电路基板的前表面靠前侧的位置的例子的剖视图。

图8是表示绝缘基板的前表面位于比电路基板的前表面靠后侧的位置的例子的剖视图。

图9是表示电极部不使用金属线而与连接端子部连接的例子的立体图。

附图标记说明

1：车辆用灯具；8：光源单元；9：插座壳体；13：散热板；16：第一散热片；17：第二散热片；21：基板安装部；27：电路基板；28：绝缘基板；29：发光元件；30：树脂基座；31：金属块；32：配置孔；33：电路图案；35a：电极部；36：金属线。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。在以下的说明中，将从光源单元射出的光的光轴方向作为前后方向、将光的射出方向作为前方来表示前后上下左右的方向。另外，以下所示的前后上下左右的方向是为了便于说明，关于本发明的实施，并不限于这些方向。

车辆用灯具1具备具有在前方开口的凹部的灯壳体2和封闭灯壳体2的前侧的开口2a的罩3(参照图1)。由灯壳体2和罩3构成灯具外框4，灯具外框4的内部空间形成为灯室5。

灯壳体2的后端部作为前后贯通的大致圆筒状的单元安装部6而设置，单元安装部6的内侧的空间形成为安装孔6a。在单元安装部6的内周面在周向上分离地设置有向内侧突出的卡合突部7、7、……。

在灯壳体2的单元安装部6上可装卸地安装有光源单元8。光源单元8具有插座壳体9、供电体10和发光模块11(参照图2至图4)。

插座壳体9通过嵌入成形等一体地形成有树脂成形部12和散热板13。

树脂成形部12通过在树脂材料中含有碳等具有导电性的材料而形成，具有较高的热传导性。树脂成形部12具有朝向前后方向的大致圆板状的基座面部14、从基座面部14的中央部向前方突出的突状部15、从基座面部14朝向后方突出的第一散热片16、16、……、从基座面部14向后方突出的第二散热片17、17以及从基座面部14向后方突出的连接器连结部18。

突状部15具有外形形成为圆形状的基板配置部19和从基板配置部19的前端部向外侧突出的卡合部20、20、20。

在基板配置部19形成有在前方开口的配置凹部19a。配置凹部19a形成为大致矩形状，比发光模块11的外形形状大一圈。卡合部20、20、20在周向上分离地设置。

第一散热片16、16、……例如在左右方向上等间隔地排列设置。

第二散热片17、17位于第一散热片16、16、……的两侧，以与第一散热片16、16、……相同的朝向从基座面部14突出。

连接器连结部18形成为轴向为前后方向的筒状，设置在由第一散热片16、16、……和第二散热片17、17包围的位置。在连接器连结部18上连接有未图示的连接器。

散热板13由热传导性较高的金属材料形成为规定的形状而成。散热板13由基板安装部21、第一连结部22、22、第二连结部23、23和散热部24、24构成。

基板安装部21和第二连结部23、23分别形成为朝向前后方向的板状，第一连结部22、22和散热部24、24分别形成为朝向左右方向的板状。基板安装部21的前表面形成为安装面21a。

第一连结部22、22各自的前端部与基板安装部21的左右两端部连续，第二连结部23、23各自的左右方向上的内侧的端部分别与第一连结部22、22的后端部连续，散热部24、24各自的前端部与第二连结部23、23的左右方向上的外侧的端部连续。

散热板13设为基板安装部21的安装面21a在基板配置部19的配置凹部19a中向前方露出的状态。散热板13的第一连结部22、22位于基板配置部19的内部，第二连结部23、23位于基座面部14的内部，散热部24、24分别位于第二散热片17、17的内部。

在树脂成形部12的从基板配置部19到基座面部14的位置形成有未图示的插入配置孔，插入配置孔与配置凹部19a和连接器连结部18的内部连通。

供电体10具有由绝缘性的树脂材料形成的端子保持部25和保持于端子保持部25且与未图示的电源电路(外部电力)连接的连接端子26、26、26。

端子保持部25形成为沿前后方向延伸的扁平的形状。连接端子26、26、26由金属材料形成，在左右排列配置的状态下，前后两端部分别从端子保持部25向前后突出，除了前后两端部以外的部分位于端子保持部25的内部。

供电体10的端子保持部25和连接端子26、26、26例如通过嵌入成形而一体地形成。供电体10的除了连接端子26、26、26的前后两端部以外的部分插入到形成于树脂成形部12的插入配置孔。

发光模块11具有朝向前后方向而形成为大致矩形状的电路基板27、安装于电路基板27的绝缘基板28、以及搭载于绝缘基板28的发光元件29、29、……(参照图2及图5)。

电路基板27形成为大致矩形状，具有树脂基座30和金属块31。

树脂基座30的外形形状形成为大致矩形状，由玻璃环氧材料等树脂材料形成。在树脂基座30的中央部例如形成有圆形的贯通的配置孔32。在树脂基座30的前表面形成有电路图案33，在电路图案33上接合并搭载有规定的电子部件(控制元件)34、34、……。电路图案33的一部分形成为连接端子部33a、33a。

作为金属块31，例如使用铜，金属块31以嵌合于配置孔32并插通于树脂基座30的状态配置。金属块31形成为圆板状，前表面31a例如位于与树脂基座30的前表面30a相同的平面上，后表面31b例如位于与树脂基座30的后表面30b相同的平面上(参照图6)。

电路基板27例如通过热传导性且非导电性的粘接剂或粘接片安装在散热板13中的基板安装部21的安装面21a上(参照图2以及图3)。在电路基板27安装于基板安装部21的状态下，金属块31经由粘接剂或粘接片与安装面21a面接触，连接端子26、26、26的前端部插通于树脂基座30并通过焊料等与电路图案33连接。

另外，连接端子26、26、26也可以使前端部位于电路基板27的外周侧，通过导电性引线等与电路图案33连接。

绝缘基板28例如形成为矩形，外形形状比金属块31的外形形状小。绝缘基板28由氮化铝或氧化铝(alumina)等形成。氮化铝、氧化铝是非导电性的，但具有较高的热传导性。在绝缘基板28的前表面形成有连接图案35，连接图案35的一部分形成为电极部35a、35a。

作为发光元件29、29、……，例如使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。发光元件29、29、……与连接图案35接合，例如串联连接。

另外，发光元件29、29、……也可以通过连接图案35串联连接，另外，也可以是，连接图案35、35以发光元件29、29、…………为单位来形成并以发光元件29、29、……分别与连接图案35、35、……接合的状态通过引线等而将发光元件29、29、……串联连接。

搭载有发光元件29、29、……的绝缘基板28安装于电路基板27的金属块31。绝缘基板28例如通过在粘接剂(基剂)中含有金属填料、无机填料等热传导性较高的填料的热传导性粘接剂而粘接，由此安装于金属块31，例如位于比金属块31的外周靠内侧的位置。

在绝缘基板28安装于金属块31的状态下，连接图案35的电极部35a、35a分别通过例如由铝、金等形成的金属线36、36与电路图案33的连接端子部33a、33a连接。通过将电极部35a、35a与连接端子部33a、33a连接，发光元件29、29、……经由连接图案35和金属线36、36和电路图案33与连接端子26、26、……连接(参照图5)，成为能够向发光元件29、29、……供给来自电源电路的电力的状态。另外，通常，基于金属线36、36的连接首先作为第一接合侧进行绝缘基板28的电极部35a、35a的连接，接着，作为第二接合侧进行电路基板27的连接端子部33a、33a的连接。但是，在这种情况下，金属线36、36有可能对从发光元件29、29、……射出的光的一部分进行遮蔽，因此接合的顺序也可以按照与上述顺序相反的顺序进行。另外，为了保护金属线36、36，也可以由保护树脂保护金属线36、36。

在电路基板27上，在发光元件29、29和电子部件34、34之间安装有框体37(参照图2以及图3)。框体37形成为大致圆环状，配置在包围发光元件29、29的位置。

在框体37的内部填充有未图示的荧光体，利用荧光体对发光元件29、29进行密封。

在荧光体上配置有透镜部38。透镜部38由透明的树脂材料形成为向前方凸出的半球状。另外，在本实施方式中，示出了发光元件29、29、……被透镜部38密封的例子，但也可以根据用途上所要求的光学特性等而形成为其他结构，例如，也可以形成为未设置框体37、透镜部38的结构。另外，如果存在射出所期望的发光颜色的光的发光元件，则也可以不在框体37的内部填充荧光体。

在如上述那样构成的光源单元8中，在突状部15外嵌状地安装有环状的垫圈39(参照图1)。垫圈39由树脂材料或橡胶材料形成。

在光源单元8安装有垫圈39的状态下，突状部15从后侧插入到灯壳体2的单元安装部6，在周向上旋转，卡合部20、20、20分别从后侧与卡合突部7、7、……卡合。此时，卡合突部7、7、……被卡合部20、20、20和垫圈39夹持，光源单元8安装于灯壳体2。在光源单元8安装于灯壳体2的状态下，单元安装部6被垫圈39封闭，防止来自外部的水分等异物经由单元安装部6向灯室5侵入。

反之，当光源单元8在周向上朝向与上述相反的方向旋转时，卡合部20、20、20相对于卡合突部7、7、……的卡合被解除，将突状部15从单元安装部6拉出，由此能够将光源单元8从灯壳体2拆下。

在光源单元8安装于灯壳体2的状态下，若从电源电路经由连接端子26、26、26向发光元件29、29、……供给电源，则从发光元件29、29、……射出光。从发光元件29、29、……射出的光透过荧光体以及透镜部38，经由罩3照射到外部。此时，通过透镜部38控制光的照射方向，使光朝向规定的方向向外部照射。

在发光元件29、29、……发光时，在发光元件29、29、……中产生热，但产生的热从绝缘基板28向电路基板27的金属块31传递，并从金属块31向散热板13传递。传递到散热板13的在发光元件29、29、……中产生的热主要从散热板13的散热部24、24传递到含有碳等具有热传导性的材料的树脂成形部12，并从第一散热片16、16、……和第二散热片17、17释放。

因此，能够抑制发光元件29、29、……的温度上升，确保发光元件29、29、……的良好的发光状态。

如以上记载的那样，在车辆用灯具1以及光源单元8中，电路基板27具有形成有电路图案33的树脂基座30和插通于树脂基座30的金属块31，在基板安装部21上安装有电路基板27，在金属块31上安装有绝缘基板28。

因此，在散热板13的基板安装部21上安装有电路基板27，并且在电路基板27的金属块31上安装有搭载有发光元件29、29、……的绝缘基板28，因此不需要在电路基板27上形成多个导热通孔，在发光元件29、29、……中产生的热难以传递至搭载于树脂基座30的电子部件34、34、……。由此，在不会造成制造成本的高涨的情况下，能够降低在发光元件29、29、……中产生的热对电子部件34的影响，并且能够确保热从发光元件29、29、……向散热板13传递的高传递效率。

另外，作为金属块31，例如使用铜，但铜相对于陶瓷具有约20倍的热传导率，因此通过使用铜作为金属块31，能够确保热从发光元件29、29、……向散热板13传递的极高的传递效率。

另外，由于电极部35a、35a通过金属线36、36与电路图案33连接，因此在金属块31上安装有绝缘基板28的状态下，电极部35a、35a通过金属线36、36与电路图案33连接，能够通过简单的结构可靠地将电极部35a、35a与电路图案33连接，并且能够实现发光元件29、29、……的动作的可靠性的提高。

进一步地，在光源单元8中，绝缘基板28的外形形状比金属块31的外形形状小。

因此，由于能够将绝缘基板28的整体搭载于金属块31，因此在发光元件29、29、……中产生的热有效地传递至金属块31并从金属块31传递至散热板13，有效地抑制了发光元件29、29、……的温度上升，能够确保发光元件29、29、……的稳定的点亮状态。

更进一步，通过利用热传导性粘接剂将绝缘基板28粘接于金属块31，绝缘基板28通过热传导性较高的材料与金属块31接合，因此，在发光元件29、29、……中产生的热向金属块31的传递效率变高，能够确保发光元件29、29、……的更稳定的点亮状态。

在上述中，示出了金属块31的前表面31a位于与树脂基座30的前表面30a相同的平面上的例子，但金属块31的前表面31a也可以位于比树脂基座30的前表面30a靠前侧的位置(参照图7)。

这样，通过使金属块31的前表面31a位于比树脂基座30的前表面30a靠前侧的位置，发光元件29、29、……相对于电子部件34容易相对地位于前方，因此从发光元件29、29、……射出的光不会被电子部件34遮蔽，能够实现从发光元件29、29、……射出的光的利用效率的提高。

但是，即使在金属块31的前表面31a位于与树脂基座30的前表面30a相同的平面的情况下，作为发光元件29、29、……的搭载面的绝缘基板28的前表面也位于比作为电子部件34的搭载面的树脂基座30的前表面30a靠前侧绝缘基板28的厚度量的位置(参照图6)。因此，在这种情况下，发光元件29、29、……相对于电子部件34也容易相对地位于前方，因此从发光元件29、29、……射出的光难以被电子部件34遮蔽，能够实现从发光元件29、29、……射出的光的利用效率的提高。

另一方面，也可以采用金属块31的前表面31a位于比树脂基座30的前表面30a靠后侧的位置的结构(参照图8)。

在光源单元8中，有时将对从发光元件29、29、……射出的光进行控制的聚光透镜等各透镜或对光进行反射的反射器等控制构件40配置于发光元件29、29、……的前侧，但在这样的情况下，通过使金属块31的前表面31a位于比树脂基座30的前表面30a靠后侧的位置，能够使控制构件40靠近电路基板27。

因此，通过采用金属块31的前表面31a位于比树脂基座30的前表面30a靠后侧的位置的结构，能够在配置有控制构件40的结构中实现光源单元8的小型化。

另外，在上述中，示出了连接图案35的电极部35a、35a分别通过金属线36、36与电路图案33的连接端子部33a、33a连接的例子，但也可以构成为电极部35a、35a不使用金属线36、36而与连接端子部33a、33a连接(参照图9)。另外，在图9中，为了容易理解，示出设置有三个发光元件29、29、29的例子。

在这种情况下，例如，连接图案35的电极部35a、35a形成为从绝缘基板28的侧面延伸到后表面，绝缘基板28形成为各一部分位于金属块31的外周侧的大小，电极部35a、35a位于金属块31的外周侧。电极部35a、35a通过形成于绝缘基板28的后表面、侧面的部分与形成于电路基板27的树脂基座30的连接端子部33a、33a接触而连接。

这样，通过采用电极部35a、35a形成为从绝缘基板28的侧面延伸到后表面，并与连接端子部33a、33a接触的结构，不使用金属线36、36而使电极部35a、35a与连接端子部33a、33a连接，因此能够实现部件个数的削减以及连接作业中的作业性的提高。

另外，在这种情况下，也可以使用焊料或导电性粘接剂将电极部35a、35a接合于连接端子部33a、33a。

Claims (4)

1.一种光源单元，其具备发光元件、配置有所述发光元件的绝缘基板、对所述发光元件进行供电的电路基板以及设置有具有基板安装部的散热板的插座壳体，其特征在于，

所述电路基板具有形成有电路图案的树脂基座和插通于所述树脂基座中的贯通的配置孔处的金属块，

在所述基板安装部上安装有所述电路基板，

在所述金属块上安装有所述绝缘基板，

以所述发光元件、所述绝缘基板、所述金属块、及所述散热板中的所述基板安装部的顺序将它们配置为依次重叠，以使在所述发光元件中产生的热从所述绝缘基板向所述电路基板的所述金属块传递，并从所述金属块向所述散热板传递，

所述绝缘基板的外形形状小于所述金属块的外形形状。

2.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，

在所述绝缘基板上形成有电极部，

所述电极部通过金属线与所述电路图案连接。

3.根据权利要求1或2所述的光源单元，其特征在于，

所述绝缘基板通过热传导性粘接剂粘接于所述金属块。

4.一种车辆用灯具，其具备光源单元，其特征在于，

所述光源单元具备：

插座壳体，其设置有具有基板安装部的散热板并具有散热片；

电路基板，其具有形成有贯通的配置孔的树脂基座和配置于所述配置孔的金属块，在所述树脂基座上形成有电路图案并安装于所述基板安装部；

绝缘基板，其形成有连接于所述电路图案的电极部并安装于所述金属块；以及

发光元件，其搭载于所述绝缘基板，

以所述发光元件、所述绝缘基板、所述金属块、及所述散热板中的所述基板安装部的顺序将它们配置为依次重叠，以使在所述发光元件中产生的热从所述绝缘基板向所述电路基板的所述金属块传递，并从所述金属块向所述散热板传递，

所述绝缘基板的外形形状小于所述金属块的外形形状。