DE102016203924A1

DE102016203924A1 - Lichtquellenmodul

Info

Publication number: DE102016203924A1
Application number: DE102016203924.5A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Tsuda
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2016-09-15
Also published as: FR3033623A1; CN105972533B; JP2016170905A; CN105972533A; US9976721B2; US20160265736A1; FR3033623B1; JP6553901B2

Abstract

Ein Lichtquellenmodul beinhaltet eine Lichtquelle, die ein lichtemittierendes Element aufweist, einen Unterbau, der dazu konfiguriert ist, das lichtemittierende Element zu lagern, und einen Anschluss, dessen eines Ende elektrisch mit dem lichtemittierenden Element verbunden ist, eine Leiterplatte, mit der das andere Ende des Anschlusses elektrisch verbunden ist und die dazu konfiguriert ist, den Anschluss elektrisch mit einem externen Stromversorgungsanschluss zu verbinden, und ein Wärmediffusionselement, welches zwischen dem Unterbau und der Leiterplatte bereitgestellt ist und mit dem lichtemittierenden Element wärmeleitend verbunden ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtquellenmodul und insbesondere ein Lichtquellenmodul, das in einer Leuchte eines Fahrzeugs, wie etwa einem Automobil, verwendet wird.
VERWANDTE TECHNIK
Ein Lichtquellenmodul der verwandten Technik besitzt einen Aufbau, bei dem eine Laserlichtquelle ein Laserelement und einen Metallunterbau beinhaltet, auf dem das Laserelement verbaut ist, und diese auf einer Leiterplatte befestigt sind (siehe beispielsweise Patentschrift 1). In dem Lichtquellenmodul ist die Laserlichtquelle mit der Leiterplatte durch Presspassung in einem Loch einer Wärmediffusionsplatte verbunden. Eine Seitenfläche des Unterbaus ist in Kontakt mit einer Seitenfläche des Lochs der Wärmediffusionsplatte, so dass die Wärme der Laserlichtquelle von der Seitenfläche des Unterbaus zu der Wärmediffusionsplatte übertragen wird.

Patentschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-278361

Die Erfinder haben ausführliche Untersuchungen bezüglich des oben beschriebenen Lichtquellenmoduls der verwandten Technik angestellt und sind zu dem Ergebnis gekommen, dass Raum zur Verbesserung der Wärmeableitung der Lichtquelle im Lichtquellenmodul der verwandten Technik besteht.
ZUSAMMENFASSUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung stellen ein Lichtquellenmodul bereit, welches die Wärmeableitung einer Lichtquelle verbessern kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Lichtquellenmodul. Das Lichtquellenmodul weist auf: eine Lichtquelle, die ein lichtemittierendes Element umfasst, einen Unterbau, der konfiguriert ist, das lichtemittierende Element zu lagern, und einen Anschluss, dessen eines Ende elektrisch mit dem lichtemittierenden Element verbunden ist; eine Leiterplatte, mit der das andere Ende des Anschlusses elektrisch verbunden ist und die dazu konfiguriert ist, den Anschluss mit einem externen Stromversorgungsanschluss zu verbinden; und ein Wärmediffusionselement, welches zwischen dem Unterbau und der Leiterplatte bereitgestellt ist und mit dem lichtemittierenden Element wärmeleitend verbunden ist. Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die Wärmeableitung der Lichtquelle zu verbessern.
Das Wärmediffusionselement kann umfassen: eine erste Oberfläche, die der Leiterplatte zugewandt ist, eine zweite Oberfläche, die der Leiterplatte zugewandt ist und sich an einer zu der Leiterplatte weiter beabstandeten Position befindet als die erste Oberfläche, und eine Durchgangsbohrung, die sich von der zweiten Oberfläche zu einer Oberfläche auf der Lichtquellenseite erstreckt. Die Leiterplatte kann derart angeordnet sein, dass sich ein Endbereich der Leiterplatte aus einer Richtung nacheinander der Lichtquelle, des Wärmediffusionselements und der Leiterplatte betrachtet mit der zweiten Oberfläche überschneidet. Der Anschluss kann durch die Durchgangsbohrung eingesetzt werden und ist elektrisch mit der Leiterplatte an dem Endbereich verbunden.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich zu unterdrücken, dass die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen der Lichtquelle und der Leiterplatte abnimmt.
Das Lichtquellenmodul kann ferner ein flexibles Isolierungselement aufweisen, das zwischen der zweiten Oberfläche und dem Endbereich angeordnet ist.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, die elektrische Isolierung zwischen der Leiterplatte und dem Wärmediffusionselement sicherzustellen.
Die Leiterplatte und der Anschluss können durch ein Verbindungselement aneinander befestigt sein. Der Anschluss kann einen gebogenen Abschnitt besitzen, der gemäß einer Dimensions- bzw. Größenänderung in dem Wärmediffusionselement und/oder dem Anschluss und/oder der Leiterplatte und/oder dem Verbindungselement verformt wird.
Gemäß diesem Aspekt ist es ferner möglich zu unterdrücken, dass die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen der Lichtquelle und der Leiterplatte abnimmt.
Das Wärmediffusionselement kann eine Verbindungsoberfläche besitzen, die an eine Wärmesenke angeschlossen ist, und die Verbindungsoberfläche kann sich an einer von der Lichtquelle weiter beanstandeten Position als die Leiterplatte befinden.
Gemäß diesem Aspekt ist es möglich, den Freiheitsgrad bei der Anordnung der Wärmesenke zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Technologie bereitzustellen, die in der Lage ist, die Wärmeableitung einer Lichtquelle zu verbessern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau eines Lichtquellenmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht des Lichtquellenmoduls gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtquelle zeigt.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Umgebung eines Verbindungsabschnitts des Lichtquellenmoduls gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Umgebung eines Verbindungsabschnitts eines Lichtquellenmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtquelle zeigt, die in einem Lichtquellenmodul beinhaltet ist, gemäß einer dritten Ausführungsform.
7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Verformung von gebogenen Abschnitten gemäß einer Dimensionsänderung in dem Diffusionselement und/oder einem Anschluss und/oder einer Leiterplatte und/oder einem Verbindungselement.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschreiben. Die gleichen oder ähnliche innerhalb der Zeichnungen gezeigten Elemente, Glieder und Prozesse sind mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen und auf eine doppelte Beschreibung dieser wird, wenn angemessen, verzichtet. Ferner dient die Ausführungsform lediglich zur Veranschaulichung und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Es sei angemerkt, dass alle in der Ausführungsform erläuterten Merkmale und deren Kombinationen nicht zwangsläufig als essentieller Bestandteil der vorliegenden Erfindung betrachtet werden sollten.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau eines Lichtquellenmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. In 1 sind innenliegende Strukturen einer Lichtquelle 100 und ein externer Stromversorgungsanschluss 600 nicht gezeigt. Ferner sind der Abschnitt eines Verdrahtungsmusters ohne einen Stegabschnitt 206 nicht gezeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen schematischen Aufbau des Lichtquellenmoduls gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 3 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau der Lichtquelle zeigt. Ein Lichtquellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt beispielsweise bei einer Fahrzeugleuchte zum Einsatz. Wie in der 1 und 2 gezeigt umfasst das Lichtquellenmodul 1 die Lichtquelle 100, eine Leiterplatte 200 und ein Wärmediffusionselement 300.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt umfasst die Lichtquelle 100 als Hauptkonfiguration eine Kappe 102, ein lichtemittierendes Element 104, einen Unterbau 106 und zumindest zwei Anschlüsse 108, 110. Die Lichtquelle ist beispielsweise eine CAN-Einheit der verwandten Technik. Das bedeutet, dass die Lichtquelle 100 eine derartige Struktur besitzt, dass sich die Anschlüsse 108, 110 von einem Raum, der das lichtemittierende Element 104 aufnimmt, durch den Unterbau 106 nach außen erstecken. Daher stehen die Anschlüsse 108, 110 von einer Hauptfläche des Unterbaus, die eine Haupt-Wärmediffusionsoberfläche der Lichtquelle 100 ist, 106 hervor. Die Lichtquelle 100 regt Phosphor durch einen Laser an, wodurch weißes Licht entsteht.
Insbesondere besitzt die Lichtquelle 100 einen Innenraum 103, der durch die Kappe 102 und den Unterbau 106 gebildet ist. Das lichtemittierende Element 104 ist in dem Innenraum 103 beherbergt bzw. aufgenommen. Der Innenraum 103 ist hermetisch abgedichtet. Das lichtemittierende Element ist ein Laserelement der verwandten Technik und die Wellenlänge seines Laserlichts liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 380 und 470 nm. Der Unterbau 106 ist ein plattenartiges Metallelement und lagert das lichtemittierende Element 104. Insbesondere ist ein Wärmeableitungsblock 112 an der Oberfläche des Unterbaus 106 befestigt, der in Kontakt mit dem Innenraum 103 steht. Ferner ist eine Unter-Halterung 114 an dem Wärmeableitungsblock 112 befestigt, und das lichtemittierende Element 104 ist an der Unter-Halterung 114 befestigt. Daher lagert der Unterbau 106 das lichtemittierende Element 104 durch den Wärmeableitungsblock 112 und die Unter-Halterung 114.
Eine Elektrode des lichtemittierenden Elements 104 ist elektrisch mit einem Ende eines Anschlusses 108 verbunden. Die andere Elektrode des lichtemittierenden Elements 104 ist elektrisch mit einem Ende des anderen Anschlusses 110 verbunden. Die Anschlüsse 108, 110 sind an dem Unterbau 106 in einem Zustand angebracht, in welchem sie von dem Unterbau 106 elektrisch isoliert sind. Ein Fenster 102a zum Extrahieren des Lichts des lichtemittierenden Elements 104 nach außen ist an einer oberen Oberfläche der Kappe 102 bereitgestellt. Das Fenster 102a ist mit einem Wellenlängenwandlungsabschnitt 116 zum Wandeln der Wellenlänge von zumindest einem Teil des Lichts des lichtemittierenden Elements 104 bereitgestellt. Als Wellenlängenwandlungsabschnitt 116 werden jene, die durch Dispersion von Phosphorpulver in durchsichtigem Harz oder Glas, oder einer durch Sintern des Phosphorpulvers erhaltenen Keramik oder dergleichen, erhalten werden, beispielhaft verwendet. Eine Linse 118 ist an einem optischen Pfad von Emissionslicht von dem lichtemittierenden Element 104 zwischen dem lichtemittierenden Element 104 und dem Wellenlängenwandlungsabschnitt 116 bereitgestellt. Die Linse 118 ist beispielsweise eine Kollimator-Linse zum Wandeln des von dem lichtemittierenden Element 104 emittierten Lichts in paralleles Licht.
Die Leiterplatte 200 ist ein Element zum elektrischen Verbinden der Anschlüsse 108, 110 der Lichtquelle 100 mit dem externen Stromversorgungsanschluss 600. Die Leiterplatte 200 ist beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte der verwandten Technik. Die Leiterplatte 200 beinhaltet eine Kunstharzplatte 202, wie beispielsweise eine Epoxidglasplatte, und ein leitendes Verdrahtungsmuster (nicht gezeigt), das auf der Oberfläche der Platte 202 gebildet ist. Deshalb kann die Leiterplatte 200 bis zu einem gewissen Grad elastisch verformt werden. Die Platte 202 besitzt Durchlassöffnungen 202a in einem Bereich, an dem die Lichtquelle 100 befestigt ist. Das Verdrahtungsmuster weist den Stegabschnitt 206 in einem Bereich auf, an dem die Lichtquelle 100 befestigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform besitzt der Stegabschnitt 206 eine Durchlassöffnungselektrodenstruktur, die sich von einer Hauptoberfläche der Platte 202 zu der anderen Hauptoberfläche der Platte 202 durch eine Innenwandstruktur der Durchlassöffnungen 202a erstreckt. Auf diese Weise ist es möglich, den Bereich zu vergrößern, in welchem die Anschlüsse 108, 110 und der Stegabschnitt 206 miteinander durch ein Verbindungselement 204a verbunden sind.
Die anderen Enden der Anschlüsse 108, 110 werden in die Durchlassöffnungen 202 der Platte 202 eingesteckt. Die anderen Enden der Anschlüsse 108, 110 und der Stegabschnitt 206 des Verdrahtungsmusters sind elektrisch miteinander verbunden, indem sie durch das Verbindungselement 204a, wie etwa einem Lötmetall, aneinander befestigt sind. Auf diese Weise wird ein Verbindungsabschnitt 204 zwischen der Leiterplatte 200 und den Anschlüssen 108, 110 gebildet.
Die externe Stromversorgung 600 ist an einem vorbestimmten Bereich bereitgestellt, zum Beispiel an einem äußeren Randabschnitt der Platte 202. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stegabschnitt 206 in einem Endabschnitt 208 der Leiterplatte 200 bereitgestellt, und der externe Stromversorgungsanschluss 600 befindet sich in einem Endabschnitt gegenüber dem Endabschnitt 208. Eine Richtung, in der der Stegabschnitt 206 und der externe Stromversorgungsanschluss 600 angeordnet sind, d.h. in einer Erstreckungsrichtung der Leiterplatte 200, ist eine Richtung, die eine Stapelrichtung (Engl.: „stacked direction“, auch „Richtung über- bzw. nacheinander“) der Lichtquelle 100, dem Wärmediffusionselement 300 und der Leiterplatte 200 schneidet. Ferner besitzt in der vorliegenden Ausführungsform der externe Stromversorgungsanschluss 600 eine Steckerform.
An den externen Stromversorgungsanschluss 600 ist eine externe Stromversorgung angeschlossen. Ferner ist eine Leitung (nicht gezeigt) elektrisch mit dem externen Stromversorgungsanschluss 600 und dem Stegabschnitt 206 verbunden. Daher wird über den externen Stromversorgungsanschluss 600, das Verdrahtungsmuster, den Verbindungsabschnitt 204 und die Anschlüsse 108, 110 Strom an das lichtemittierende Element 104 geliefert. Auf der Platte 202 sind ferner ein Steuerkreislauf (nicht dargestellt) zum Steuern der Ausgabe des lichtemittierenden Elements 104, oder ein Heißleiter (nicht dargestellt) zum Detektieren der Temperatur der Lichtquelle 100 oder dergleichen bereitgestellt.
Das Wärmediffusionselement 300 ist aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie etwa einem Metall, gefertigt. Wie das als Wärmediffusionselement 300 verwendete Metall können Aluminium oder dergleichen beispielhaft verwendet werden. Zumindest ein Abschnitt des Wärmediffusionselements 300 ist zwischen dem Unterbau 106 der Lichtquelle 100 und der Leiterplatte 200 bereitgestellt. Das Wärmediffusionselement 300 ist wärmeleitend mit dem lichtemittierenden Element 104 verbunden. Das Wärmediffusionselement 300 ist mit der Leiterplatte 200 durch ein Befestigungselement (nicht dargestellt), wie etwa einer Schraube, verbunden. Das Wärmediffusionselement 300 besitzt Durchlassöffnungen 300a an Positionen, die den Durchlassöffnungen 202a der Platte 202 entsprechen. Die Anschlüsse 108, 110 werden durch die Durchlassöffnungen 300a und 202a eingeführt und Führungsenden davon sind elektrisch mit dem Stegabschnitt 206 an dem Verbindungsabschnitt 204 verbunden.
Die in dem lichtemittierenden Element 104 erzeugte Wärme kann durch das Wärmediffusionselement 300 abgeleitet werden. Die in dem lichtemittierenden Element 104 erzeugte Wärme wird durch die Unter-Halterung 114, den Wärmeableitungsblock 112 und den Unterbau 106 an das Wärmediffusionselement 300 übertragen. Das Wärmediffusionselement 300 befindet sich in Kontakt mit der Hauptoberfläche des Unterbaus 106. Daher ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen dem Unterbau 106 und dem Wärmediffusionselement 300 zu verbessern, verglichen mit einem Fall bei dem das Wärmediffusionselement 300 lediglich in Kontakt mit der Seitenfläche des Unterbaus 106 steht. Entsprechend ist es möglich, die Wärmeableitung der Lichtquelle 100 zu erhöhen.
Das Wärmediffusionselement 300 besitzt eine Verbindungsoberfläche 302, die mit einer Wärmesenke 400 verbunden ist. Das Wärmediffusionselement 300 und die Wärmesenke 400 sind mit Befestigungselementen 500, wie etwa Schrauben, miteinander verbunden, in dem Zustand, in dem die Wärmesenke 400 in Kontakt mit der Verbindungsoberfläche 302 steht. Die an das Wärmediffusionselement 300 übertragene Wärme wird hauptsächlich durch die Wärmesenke 400 abgeleitet. Die Verbindungsoberfläche 302 ist an einer weiter von der Lichtquelle 100 beabstandeten Position angeordnet als die Leiterplatte 200. Auf diese Weise können durch Verschieben der Position der Verbindungsoberfläche 302 bezüglich der Position der Leiterplatte 200 in der Stapelrichtung der Lichtquelle 100 das Wärmediffusionselement 300 und die Leiterplatte 200, die Wärmesenke 400 und die Leiterplatte 200 davor bewahrt werden, sich gegenseitig zu stören. Daher kann der Freiheitsgrad beim Anordnen der Wärmesenke 400 verbessert werden und die Größe der Wärmesenke 400 kann erhöht werden.
Nachfolgend werden die Form des Wärmediffusionselements 300 und die Anordnung der Leiterplatte 200 genauer beschrieben. Wie obenstehend erläutert wird das Wärmediffusionselement 300 zwischen der Leiterplatte 200 und den Unterbau 106 sandwichartig umschlossen. Wenn das Wärmediffusionselement 300 auf diese Weise zwischen der Leiterplatte 200 und dem Unterbau 106 angeordnet ist, ist es möglich, die Wärmeableitung der Lichtquelle 100 zu verbessern.
Das Wärmediffusionselement 300 dehnt sich jedoch zum Zeitpunkt des Temperaturanstiegs aufgrund der Wärme der Lichtquelle 100 und zum Zeitpunkt des Temperaturabfalls aufgrund von Wärmeableitung aus bzw. zieht sich zusammen, weshalb sich dessen Dimension bzw. dessen Außenmaß verändert. Bei dem oben beschriebenen Aufbau kommt es beispielsweise in dem Lichtquellenmodul 1 zu einer Kraft A (Kraft in einer Richtung, die durch einen Pfeil A in 1 angedeutet ist), die eine Aufweitung des Spalts zwischen der Lichtquelle 100 und dem Verbindungsabschnitt 204 bewirkt, wenn das Wärmediffusionselement 300 ausgedehnt wird und sich daher dessen Ausmaß ändert. Auf ähnliche Weise werden die Anschlüsse 108, 110, die Leiterplatte 200 und das Verbindungselement 204a mit der Temperaturveränderung aufgrund der Ableitung und Absorption von Wärme ausgedehnt oder zusammengezogen, und daher ändern sich die deren Ausmaße. Die Kraft A kann auch gemäß dieser Veränderung der Ausmaße auftreten. Wenn die Kraft A auftritt, liegt eine Belastung an dem Verbindungsabschnitt 204 an. Als Ergebnis treten Risse oder dergleichen in dem Verbindungselement 204 auf, und daher besteht die Möglichkeit, dass die Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Lichtquelle 100 und der Leiterplatte 200 abnimmt.
Das Lichtquellenmodul 1 der vorliegenden Ausführungsform besitzt hingegen einen untenstehend beschriebenen Aufbau. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Umgebung des Lichtquellenmoduls gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 4 sind der Innenaufbau der Lichtquelle 100 und der Abschnitt des Verdrahtungsmusters ohne den Stegabschnitts nicht gezeigt.
Wie in 4 gezeigt besitzt das Wärmediffusionselement 300 eine erste Oberfläche 304, die der Leiterplatte 200 zugewandt ist, und eine zweite Oberfläche 306, die der Leiterplatte 200 zugewandt ist und sich an einer Position befindet, die weiter von der Leiterplatte 200 beabstandet ist als die erste Oberfläche 304. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Oberfläche 304 in direktem Kontakt mit der Leiterplatte 200. Es kann jedoch ein anderes Element zwischen der ersten Oberfläche 304 und der Leiterplatte 200 angeordnet sein.
Dies bedeutet, dass wie in den 2 und 4 gezeigt das Wärmediffusionselement 300 einen im Wesentlichen flachen Basisabschnitt 308 mit einem Ausnehmungsabschnitt 308a und einem Abdeckungsabschnitt 310 besitzt, der hin zu der Lichtquelle 100 von dem Basisabschnitt 308 vorsteht und den Ausnehmungsabschnitt 308a bedeckt. Der Basisabschnitt 308 besitzt die Verbindungsoberfläche 302. Die Lichtquelle 100 ist an einer Hauptoberfläche des Abdeckungsabschnitts 310 befestigt. Ein Einführabschnitt für die Leiterplatte 200 wird von einer Innenfläche des Ausschnitts 308a und der anderen Hauptoberfläche des Abdeckungsabschnitts 310 gebildet. Ein konkaver Abschnitt 312 ist in der anderen Hauptoberfläche des Abdeckungsabschnitts 310 bereitgestellt. Eine Bodenfläche des konkaven Abschnitts 312 ist die zweite Oberfläche 306. Ferner ist der Bereich der anderen Hauptoberfläche des Abdeckungsabschnitts 310, anders als der Bereich, in dem der konkave Abschnitt 312 bereitgestellt ist, die erste Oberfläche 304. Die Durchgangsöffnung 300a ist in dem Abdeckungsabschnitt 310 bereitgestellt und erstreckt sich von der zweiten Oberfläche 306 zur Oberfläche des Abdeckungsabschnitts 310 auf der Seite der Lichtquelle 100.
Die Seite des Endbereichs 208 der Leiterplatte 200, auf dem der Stegabschnitt 206 bereitgestellt ist, ist in den Einführabschnitt eingesetzt. Daher ist die Leiterplatte 200 derart angeordnet, dass der Endbereich 208 mit der zweiten Oberfläche 306 überlappt wird, wenn aus einer gestapelten Richtung (angezeigt durch einen Pfeil B in 4) der Lichtquelle 100, des Wärmediffusionselement 300 und der Leiterplatte 200 betrachtet. Ferner sind die Anschlüsse 108, 100 durch die Durchgangsöffnung 300a und die Durchgangsöffnung 202a hindurchgesteckt und elektrisch mit dem Stegabschnitt 206 der Leiterplatte 200 an dem Endabschnitt 208 verbunden. Die Leiterplatte 200 ist an der ersten Oberfläche 304 des Wärmediffusionselements 300 durch Befestigungsmittel (nicht gezeigt), wie etwa Schrauben befestigt. Der Endbereich 208 ist beispielsweise ein Bereich von einem Ende (äußerstes Ende) der platte 202 bis zu dem Stegabschnitt 206.
Die zweite Oberfläche 306 ist von der Leiterplatte 200 beabstandet, verglichen mit der ersten Oberfläche 304. Deshalb entsteht in dem Zustand, in dem die Leiterplatte 200 an dem Wärmediffusionselement 300 befestigt ist, ein Spiel, welches zumindest einer Tiefe des konkaven Abschnitts 312 zwischen dem Endbereich 208 und der zweiten Oberfläche 306 entspricht. Ferner ist der Endabschnitt 208 nicht in dem Einsteckabschnitt befestigt, sondern als freies Ende ausgebildet. Daher kann der Endbereich 208 der Leiterplatte 200 durch seine Eigenelastizität gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselement 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungselement 204 verlagert werden.
Konkret wird eine Verlagerungskraft auf den Verbindungsabschnitt 204 aufgebracht, wenn die Kraft A gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungselement 204a auftritt, in eine Richtung, in welcher die Lichtquelle 100 und die Leiterplatte 200 angeordnet sind. Wenn die Kraft auf den Verbindungsabschnitt 204 aufgebracht wird, wird die Leiterplatte 200 elastisch verformt, wobei der Abschnitt, der die erste Oberfläche 304 berührt, als Drehpunkt wirkt und der Endabschnitt 208 verlagert wird. Auf diese Weise wird es dem Verbindungsabschnitt 204 ermöglicht, gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 100 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Anschlusselement 204a verlagert zu werden. Im Ergebnis wird die auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkende Belastung gemindert. Das bedeutet, dass die Leiterplatte 200 als Belastungsminderungsmechanismus wirkt, um die auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkende Belastung gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungselement 204a zu vermindern. Ferner wird es möglich, die elektrische Isolierung zwischen dem Stegabschnitt 206 und dem Wärmediffusionselement 300 sicherzustellen, da es zu einem Spiel zwischen dem Endbereich 208 und der zweiten Oberfläche 306 kommt.
Wie obenstehend beschrieben, umfasst das Lichtquellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Wärmediffusionselement 300, welches zwischen dem Unterbau 106 und der Leiterplatte 200 angeordnet ist und thermisch bzw. wärmeleitend mit dem lichtemittierenden Element 104 verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen dem Unterbau und dem Wärmediffusionselement zu erhöhen, verglichen mit dem Fall, bei dem das Wärmediffusionselement in der verwandten Technik in Kontakt mit der Seite des Unterbaus ist. Im Ergebnis ist es möglich, die Wärmeableitung der Lichtquelle 100 zu verbessern.
Ferner besitzt das Wärmediffusionselement 300 die erste Oberfläche 304, die der Leiterplatte 200 zugewandt ist, und die zweite Oberfläche 306, die der Leiterplatte 200 zugewandt ist und sich an einer Position befindet, die weiter von der Leiterplatte 200 beabstandet ist als die erste Oberfläche 304. Die Leiterplatte 200 ist derart angeordnet, dass die Oberfläche des Endbereichs 208, die dem Wärmediffusionselement 300 zugewandt ist, der zweiten Oberfläche 306 zugewandt ist. Ferner sind die Anschlüsse 108, 110 elektrisch mit der Leiterplatte 200 an dem Endbereich 208 verbunden. Dadurch kann der Endbereich 208 mit der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungselement 204a verlagert werden. Im Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass sich die Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Lichtquelle 100 und der Leiterplatte 200 verringert. Deshalb ist es möglich, sowohl die Wärmeableitung der Lichtquelle 100 zu verbessern als auch zu verhindern, dass sich die Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Lichtquelle 100 und der Leiterplatte 200 verringert.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Lichtquellenmodul 1 gemäß einer zweiten Ausführungsformbesitzt die gleiche Konfiguration wie das Lichtquellenmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die Tatsache, dass ferner ein flexibles Element 700 bereitgestellt ist. Nachfolgend wird das Lichtquellenmodul 1 gemäß der zweiten Ausführungsform mit Fokus auf den sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Konfigurationen beschrieben, und die üblichen Konfigurationen werden kurz beschrieben oder weggelassen.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die Umgebung eines Verbindungsabschnitts des Lichtquellenmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In 5 sind der Innenaufbau der Lichtquelle 100 und der Abschnitt des Verdrahtungsmusters ohne den Stegabschnitt 206 nicht gezeigt. Wie in 5 gezeigt beinhaltet das Lichtquellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen das flexible Element 700.
Das flexible Element 700 ist aus einem Isolierungsmaterial gefertigt, wie etwa Gummi, und ist zwischen der zweiten Oberfläche 306 und dem Endabschnitt 208 angeordnet. Somit ist es möglich, die elektrische Isolierung zwischen dem Stegabschnitt 206 und dem Wärmediffusionselement 300 zuverlässiger zu sichern. Ferner erstreckt sich in der vorliegenden Ausführungsform das flexible Element 700 ebenfalls zwischen einer Innenwandoberfläche der Durchlassöffnung 300a und den Anschlüssen 108, 110. Somit ist es möglich, die elektrische Isolierung zwischen den Anschlüssen 108, 110 und dem Wärmediffusionselement 300 zuverlässiger zu sichern.
In dem Abschnitt des flexiblen Elements 700, der zwischen dem Endabschnitt 208 und der zweiten Oberfläche 306 angeordnet ist, schließt zumindest ein Abschnitt der Oberfläche, die dem Endbereich gegenüberliegt, im Wesentlichen bündig mit der ersten Oberfläche 304 ab. Das bedeutet, dass die Oberfläche des flexiblen Elements 700, die dem Endbereich 208 zugewandt ist, und die erste Oberfläche 304 in der gleichen Ebene liegen. Daher berührt in dem Zustand, in dem die Leiterplatte 200 an der ersten Oberfläche 304 des Wärmediffusionselements 300 befestigt ist, die Leiterplatte 200 das flexible Element 700. Auf diese Weise kann die Haltung der Leiterplatte 200 stabilisiert werden. Das flexible Element 700 kann ausreichend elastisch verformt werden, um die Verlagerung des Endbereichs 208 gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 oder dergleichen zu absorbieren. Daher kann der Endbereich 208 gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 oder dergleichen verlagert werden, selbst wenn das flexible Element 700 den Endbereich 208 berührt. Ferner kann das flexible Element 700 beispielsweise die auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkende Belastung absorbieren, wenn das Lichtquellenmodul 1 durch eine äußere Kraft vibriert.
Ferner kann, da das flexible Element 700 in Kontakt mit dem Endabschnitt 208 steht, die erste Oberfläche 304 weiter von dem Verbindungsabschnitt 204 beabstandet sein. Das bedeutet, dass ein Erstreckungsbereich der zweiten Oberfläche 306 vergrößert werden kann. Auf diese Weise kann, wenn die Leiterplatte 200 elastisch verformt wird, ein Stützpunkt von dem Endbereich 208 beabstandet werden. Somit wird die Leiterplatte 200 einfacher elastisch verformt. Im Ergebnis ist es möglich, die auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkende Belastung zuverlässiger zu mindern.
Das flexible Element 700 ist derart konfiguriert, dass der sich zwischen der zweiten Oberfläche 306 und dem Endbereich 208 erstreckende Abschnitt in der Erstreckungsrichtung der Leiterplatte 200 eine größere Abmessung besitzt als der sich in die Durchgangsöffnung 300a erstreckende Abschnitt. Auf diese Weise kann der Bereich, in dem das flexible Element 700 die Leiterplatte 200 berührt, vergrößert werden, und deshalb ist es möglich, die Haltung der Leiterplatte 200 weiter zu stabilisieren.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Lichtquellenmodul 1 gemäß einer dritten Ausführungsform besitzt die gleiche Konfiguration wie das Lichtquellenmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die Tatsache, dass die Anschlüsse 108, 110 ferner gebogene Abschnitte 108a, 110a besitzen. Nachfolgend wird das Lichtquellenmodul 1 gemäß der dritten Ausführungsform mit Schwerpunkt auf die sich von der ersten Ausführungsform unterscheidenden Konfigurationen beschrieben, und auf eine Beschreibung der üblichen Konfigurationen wird verzichtet.
6 ist eine Schnittansicht, die einen schematischen Aufbau einer Lichtquelle zeigt, die in dem Lichtquellenmodul gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet ist. 7 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Verformung der gebogenen Teile gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements und/oder der Anschlüsse und/oder der Leiterplatte und/oder dem Verbindungselement. Eine linke Ansicht in 7 zeigt einen Zustand der gebogenen Teile vor der Verformung, und eine rechte Ansicht in 7 zeigt einen Zustand der gebogenen Teile nach der Verformung.
Wie in 6 gezeigt ist die in dem Lichtquellenmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltete Lichtquelle 100 derart konfiguriert, dass die gebogenen Teile 108a, 110a in den Anschlüssen 108, 110 bereitgestellt sind. Die gebogenen Teile 108a, 110a sind an der anderen Endseite (auf der Seite gegenüber der mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements 104 verbundenen Seite) der Anschlüsse 108, 110 als der Unterbau 106 angeordnet. Die gebogenen Teile 108a, 110a besitzen einen Aufbau, der gebogen ist, um in einer Richtung hervorzustehen, die eine Richtung schneidet, in der das Lichtquellenmodul 100 und die Leiterplatte 200 angeordnet sind. Das bedeutet, dass die gebogenen Teile 108a, 110a einen Federaufbau besitzen und als Belastungsminderungsmechanismus zum Vermindern der auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkenden Belastung gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungslied 204a dienen.
Wie in 7 gezeigt, werden die gebogenen Teile 108a, 110a gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 und/oder der Anschlüsse 108, 110 und/oder der Leiterplatte 200 und/oder dem Verbindungselement 204a verformt. Insbesondere wenn die Kraft A gemäß der Maßänderung des Wärmediffusionselements 300 oder dergleichen auftritt werden die Anschlüsse 108, 110 in ihrer Erstreckungsrichtung gespannt, und daher werden die gebogenen Teile 108a, 110a in eine Form verformt, die eher einer geraden Linie entspricht. Auf diese Weise vergrößert sich sowohl ein Abstand zwischen beiden Endabschnitten der Anschlüsse 108, 110 und ein Abstand zwischen der Lichtquelle 100 und dem Verbindungsabschnitt 204 kann gemäß der Maßänderung in dem Wärmediffusionselement 300 oder dergleichen verändert werden. Im Ergebnis wird die auf den Verbindungsabschnitt 204 wirkende Belastung verringert. Daher ist es möglich, zuverlässiger zu verhindern, dass die Verbindungszuverlässigkeit zwischen der Lichtquelle 100 und der Leiterplatte 200 abnimmt.
Die gebogenen Abschnitte 108a, 110a können unterdessen eine geschwungene Form besitzen. Alternativ können die gebogenen Abschnitte 108a, 110a eine Balgform besitzen. Die gebogenen Abschnitte 108a, 110a können ferner durch einen Knick, der durch Quetschen und Biegen eines vorbestimmten Bereichs der Anschlüsse 108a, 100 erhalten wird, ausgestaltet sein, oder können durch ein leitfähiges Band ausgestaltet sein. Ferner können die gebogenen Abschnitte 108a, 110a in der Weise gebildet sein, dass die von der Durchlassöffnung 202 hervorstehenden Führungsenden der Abschlüsse 108, 110 in Richtung der Platte 202 zurück gefaltet sind. Da bedeutet, dass die gebogenen Abschnitte 108a, 110a durch an den Führungsabschnitten der Anschlüsse 108, 110 bereitgestellte Klauenabschnitte ausgestaltet sein können.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die jeweiligen, oben beschrieben Ausführungsformen und Modifizierungen beschränkt. Auf Grundlage des Wissens eines Fachmanns können die jeweiligen Ausführungsformen oder Modifizierungen kombiniert werden, oder zusätzliche Modifizierungen, wie etwa verschiedene Gestaltungsveränderungen, können zu den jeweiligen Ausführungsformen hinzugefügt werden. Neue Ausführungsformen, die durch derartige Kombinationen oder zusätzliche Modifikationen erreicht werden, sind ebenfalls im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst. Diese neuen Ausführungsformen besitzen die Wirkungen der jeweiligen Ausführungsformen, die kombiniert wurden, und deren Modifizierungen.
In dem Lichtquellenmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform können sowohl das flexible Element 700 und die gebogenen Abschnitte 108a, 110a oder nur eines dieser beiden bereitgestellt sein. Ferner kann die Lichtquelle 100 in jeweiligen Ausführungsformen eine von einer CAN-Einheit verschiedene Laserlichtquelle sein. Ferner kann das lichtemittierende Element 104 eine lichtemittierende Diode (LED) oder dergleichen sein. Ferner ist in jeweiligen Ausführungsformen die Stellung bzw. Haltung der Lichtquelle 100 gegenüber der Position des externen Stromanschlusses 600, also in einer Anordnungsrichtung der Anschlüsse 108, 110, nicht auf die hier gezeigten Konfigurationen beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-278361 [0002]

Claims

Lichtquellenmodul, aufweisend: eine Lichtquelle, die ein lichtemittierendes Element aufweist, einen Unterbau, der dazu konfiguriert ist, das lichtemittierende Element zu lagern, und einen Anschluss, dessen eines Ende elektrisch mit dem lichtemittierenden Element verbunden ist; eine Leiterplatte, mit der das andere Ende des Anschlusses elektrisch verbunden ist, und die dazu konfiguriert ist, den Anschluss mit einem externen Stromversorgungsanschluss zu verbinden; und ein Wärmediffusionselement, welches zwischen dem Unterbau und der Leiterplatte bereitgestellt ist und mit dem lichtemittierenden Element wärmeleitend verbunden ist.
Lichtquellenmodul nach Anspruch 1, wobei das Wärmediffusionselement eine erste Oberfläche, die der Leiterplatte zugewandt ist, eine zweite Oberfläche, die der Leiterplatte zugewandt ist und sich an einer zu der Leiterplatte weiter beabstandeten Position befindet als die erste Oberfläche, und eine Durchgangsbohrung, die sich von der zweiten Oberfläche zu einer Oberfläche auf der Lichtquellenseite erstreckt, aufweist, wobei die Leiterplatte derart angeordnet ist, dass sich ein Endbereich der Leiterplatte aus einer Richtung nacheinander der Lichtquelle, des Wärmediffusionselements und der Leiterplatte betrachtet mit der zweiten Oberfläche überschneidet, und wobei der Anschluss durch die Durchgangsbohrung eingesetzt und elektrisch mit der Leiterplatte an dem Endbereich verbunden ist.
Lichtquellenmodul nach Anspruch 2, ferner aufweisend: ein flexibles Isolierungselement, das zwischen der zweiten Oberfläche und dem Endbereich bereitgestellt ist.
Lichtquellenmodul nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Leiterplatte und der Anschluss mittels eines Verbindungselements aneinander befestigt sind, und wobei der Anschluss einen gebogenen Abschnitt besitzt, der gemäß der Größenänderung des Wärmediffusionselements und/oder des Anschlusses und/oder der Leiterplatte und/oder des Verbindungselements verformt wird.
Lichtquellenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wärmediffusionselement eine Verbindungsoberfläche besitzt, die mit einer Wärmesenke verbunden ist, und wobei sich die Verbindungsoberfläche an einer Position befindet, die weiter von der Lichtquelle beabstandet ist als die Leiterplatte.