JP2009016300A - 照明装置用の発光ダイオード固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードのヒートシンクに対する固定状態を良好にできる照明装置用の発光ダイオード固定構造を提供する。
【解決手段】発光ダイオード２をホルダ３の凹部１１内に嵌合した状態で、両者の裏面２ｂ、３ｂが略面一状態になっている。そのため、発光ダイオード２をホルダ３の凹部１１内に嵌合した状態で、ホルダ３を固定手段を介してヒートシンク４の表面４ａに固定すると、発光ダイオード２の裏面２ｂがヒートシンク４の表面４ａに確実に密着することとなる。これにより、発光ダイオード２は正規の姿勢で固定され、光軸Ｓが傾いたりすることはない。そのため、リフレクタ５やプロジェクタレンズ７に対する相対的角度関係が一定に保持され、灯具ユニット１の光学的性能が保証される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ランプ等の照明装置に好適な発光ダイオード固定構造に関するものである。

一般に、発光ダイオードを光源として用いた車両用照明装置の場合、発光ダイオードの光を、リフレクタやレンズを利用して、所定方向に所定の配光パターンで照射するようになっている。

また、発光ダイオードは放熱のためにヒートシンクの表面に密着状態で固定される。発光ダイオードの固定は、まず発光ダイオードをホルダに取付け、発光ダイオードを取付けた状態のホルダを、ヒートシンクの表面に固定するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−６６１０８号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、発光ダイオードをホルダに取付け、発光ダイオードを取付けられた状態のホルダを、ヒートシンクの表面に固定する構造のため、ホルダのヒートシンク表面に対する固定状態は外部から目視で確認できるものの、ホルダの内部にある発光ダイオードのヒートシンク表面に対する固定状態は直接確認することができない。

万一、発光ダイオードがヒートシンク表面に完全に密着しておらず、発光ダイオードがホルダの内部で僅かに傾いたりしていると、放熱性が低下するだけでなく、発光ダイオードの光軸が傾き、リフレクタやレンズ等に対する相対的角度関係が変化して、照明装置自体の光学的性能が低下する。

本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、発光ダイオードのヒートシンクに対する固定状態を良好に保つことができる照明装置用の発光ダイオード固定構造を提供するものである。

請求項１記載の発明は、表面に発光部を有し且つ発光部の両側に給電部を有する発光ダイオードと、該発光ダイオードの裏面に接触する平坦な表面を有する金属製のヒートシンクと、表面側に発光部を露出させる開口を有し且つ裏面側に発光ダイオードを嵌合する凹部を有すると共に該凹部の上壁の一部が給電部にそれぞれ接触する一対の金属配線体で形成されている絶縁材料製のホルダと、を備え、発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合し、発光ダイオードを嵌合した状態のホルダを、固定手段を介してヒートシンクの表面に固定する照明装置用の発光ダイオード固定構造であって、前記ホルダ及び発光ダイオードの裏面がそれぞれ平坦で形成されており、発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合した状態で、両者の裏面が略面一状態になることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、ヒートシンクの表面の全面が平坦であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、固定手段が、ホルダの固定部位に形成された固定孔と、ヒートシンクの表面に形成されたネジ穴と、固定孔を介してネジ穴に螺合されるネジとから構成され、固定部位の表面位置が、ホルダの一般部の表面よりも低く形成され、固定状態で、ネジの頭部がホルダの表面よりも上方へ突出しないことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合した状態でヒートシンクの表面に固定手段を介して固定すると、ホルダ及び発光ダイオードの裏面が面一状態で前記ヒートシンクの表面に密着することとなる。そのため、発光ダイオードの裏面がヒートシンクの表面に確実に密着することにより、発光ダイオードは正規の姿勢で固定され、発光ダイオードの光軸が傾いたりすることはない。そのため、リフレクタやレンズ等に対する相対的角度関係が一定に保持され、照明装置自体の光学的性能が保証される。

請求項２記載の発明によれば、ヒートシンクの表面の全面が平坦であるため、ヒートシンクの形状が簡略で、ヒートシンクを成形する金型のコストを安く抑えることができる。

請求項３記載の発明によれば、ホルダをヒートシンクに固定するためのネジの頭部が、ホルダの表面よりも上方へ突出しないため、全体の薄型化を図ることができ、上下方向に余裕のないスペースへの設置に好適である。

本発明の好適な実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。自動車前部の左右両側に配置されている前照灯は複数の灯具ユニットから構成されている。図１は、その１つの灯具ユニット１を示す基本構造である。図１中、Ａが車幅方向、Ｂが前後方向である。

発光ダイオード２は上向き状態で、ホルダ３により、ヒートシンク４の表面４ａに固定されている。ヒートシンク４の表面４ａは全面が平坦である。

発光ダイオード２の上部には楕円面を基調としたリフレクタ５が設置されている。発光ダイオード２の発光部６は、このリフレクタ５の第１焦点に合致しており、発光ダイオード２から出射された光Ｌは、リフレクタ５で前方へ反射される。

前方にはプロジェクタレンズ７が配置されており、リフレクタ５で反射された光Ｌは第２焦点Ｆを経てからプロジェクタレンズ７に導かれ、そこから車両前方へ照射される。第２焦点Ｆ近傍には図示せぬシェードが設けられ、プロジェクタレンズ７からの光Ｌは、そのシェードの形状に応じた配光パターンで車両前方へ照射される。

発光ダイオード２の発光部６から照射される光Ｌは、発光部６の垂直な光軸Ｓ付近が最も光量が多く、この光軸Ｓがヒートシンク４の表面４ａに対して垂直方向へ真っ直ぐ向いていることが光学的条件として非常に重要であり、この光軸Ｓが傾くと、その後の光路も変化して、照明装置としての光学的性能が低下する。

次に、発光ダイオード２の固定構造を説明する。発光ダイオード２は、白色光を出射するもので、車幅方向Ａの方が、前後方向Ｂよりも長い長方形状の基板８を有し、その基板８の中央に発光部６を有している。基板８は熱伝導性を有し、その上面の車幅方向Ａ両側には、それぞれカソード及びアノード用の給電部９が形成されている。基板８の裏面（即ち発光ダイオード２の裏面２ｂ）は全面が平坦になっている。

発光ダイオード２のヒートシンク４への固定に使用されるホルダ３は、樹脂（絶縁材料）製で、全体として一枚の薄型の板形状を呈している。

ホルダ３は平面視で全体として略枠形状に形成され、前側が樽形で、後側が矩形をしている。ホルダ３の表面側には、発光ダイオード２の発光部６を露出させる開口１０が形成されている。ホルダ３の裏面３ｂ側には、発光ダイオード２の全体を嵌合可能な凹部１１が形成されており、前記開口１０と連通している。ホルダ３の凹部１１以外の裏面３ｂは全面が平坦になっている。

ホルダ３の裏面３ｂ側に形成された凹部１１は、発光ダイオード２の基板８の外形と形状が一致している。

また、ホルダ３における開口１０の車幅方向Ａ両側には固定部位１２が設定され、そこに固定孔１３がそれぞれ形成されている。固定部位１２はホルダ３の一般部における表面よりも低く設定されている。

ホルダ３の内部には、車幅方向Ａの両側で、それぞれ前後方向Ｂに沿う一対の金属配線体１４がインサート成形されている。金属配線体１４は細板形状で凹部１１の車幅方向Ａ両側を貫通しており、金属配線体１４の裏面が凹部１１に露出しており、該金属配線体１４の裏面により、凹部１１の上壁の一部が形成された状態となっている。つまり、金属配線体１４の裏面から、ホルダ３の裏面３ｂまでの上下寸法ｈ１が、凹部１１になっている。

前述のように、凹部１１と発光ダイオード２の基板８とは形状が一致しているため、凹部１１の上下寸法ｈ１と、基板８の上下寸法ｈ２は同じである（図８参照）。

金属配線体１４はホルダ３の後端から外側へ突出している。金属配線体１４のホルダ３から後側へ突出した部分には、図示せぬハーネスが端子を介して接続される。

一方、ヒートシンク４の表面４ａは全面が平坦になっており、その表面４ａ自体がリフレクタ５やプロジェクタレンズ７に対して、あらかじめ位置や角度が正確に位置決めされている。

ヒートシンク４の表面４ａには、前記ホルダ３の固定孔１３に対応するネジ穴１５が形成されている。このネジ穴１５には、後述するネジ１６が固定孔１３を介して螺合される。尚、ネジ１６の頭部１７の上下寸法は、ホルダ３の固定部位１２の段差よりも小さいものである。この実施形態では、固定孔１３、ネジ穴１５、ネジ１６により「固定手段」が構成されている。

そして、以上説明した構造を有するヒートシンク４に、ホルダ３を利用して、発光ダイオード２を取付ける場合には、まず発光ダイオード２を、ホルダ３の裏面３ｂ側から、凹部１１内に嵌合する。

凹部１１の形状が発光ダイオード２の基板８と一致していることから、発光ダイオード２の基板８は凹部１１内に所定の摩擦力をもって嵌合され、ホルダ３と一体となる。凹部１１内に嵌合された発光ダイオード２の裏面２ｂは、ホルダ３の裏面３ｂと面一状態となり、全体として同一の平面を形成する。発光ダイオード２の発光部６は開口１０から露出した状態となる。

このように発光ダイオード２が一体化されたホルダ３を、ヒートシンク４の表面４ａの所定位置に載置し、固定孔１３とネジ穴１５を位置決めした後、固定孔１３内にネジ１６を挿入してネジ穴１５に螺合し、ホルダ３をヒートシンク４の表面４ａに対して固定する。

この時、ホルダ３の裏面３ｂが、ヒートシンク４の表面４ａに密着しているかどうか確認する。発光ダイオード２の裏面２ｂはホルダ３の裏面３ｂと同一面のため、ホルダ３の裏面３ｂがヒートシンク４の表面４ａに密着していることを外部から確認できれば、ホルダ３の内部の発光ダイオード２の裏面２ｂもヒートシンク４の表面４ａに密着していることになり、発光ダイオード２の密着状態を容易に確認することができる。

発光ダイオード２がヒートシンク４の表面４ａに密着することにより、発光ダイオード２は正規の姿勢で固定された状態となり、光軸Ｓが傾いたりすることはない。そのため、リフレクタ５やプロジェクタレンズ７に対する相対的角度関係が一定に保持され、灯具ユニット１自体の光学的性能が保証される。

また、ホルダ３を固定するためのネジ１６は、頭部１７がホルダ３表面よりも上方へ突出しないため、全体の薄型化を図ることができ、灯具ユニット１のような上下方向に余裕のないスペースへの設置も可能となる。

更に、この実施形態のヒートシンク４は表面４ａの全面が平坦であるため、ヒートシンク４の形状が簡略で、ヒートシンク４を成形する金型費を安く抑えることができ、コスト的にも有利である。

なお、変形例としては、金属配線体１４の発光ダイオード２における給電部９に当接する部分が、部分的に下側に湾曲して、給電部９に対して所定のバネ性をもった状態で当接する構造とすると、更に発光ダイオード２の裏面のヒートシンク４の表面への密着性が高まって好ましい。この場合、発光ダイオード２をホルダ３の凹部１１内に嵌合した状態では、発光ダイオード２の裏面２ｂが若干であるがホルダ３の裏面３ｂから突出した状態で両者２、３の裏面２ｂ、３ｂがほぼ面一になり、ヒートシンク４の表面４ａに固定すると両者２ｂ、３ｂが面一になる。

以上の各実施形態では、金属配線体１４の後側がそのままホルダ３の後側へ水平に突出した水平タイプを例にしたが、ホルダ３の後側が金属配線体１４ごと上側へ直角に曲折した垂直タイプにしても良い。また、ホルダ３の裏面３ｂと、ヒートシンク４の表面４ａとの間に、放熱シートや放熱グリスを介在させても良い。また、その他本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜様々な変更が可能である。

本発明の実施形態に係る発光ダイオード固定構造を採用した前照灯の内部構造を示す斜視図。 発光ダイオードの固定構造を示す斜視図。 発光ダイオードをホルダの凹部へ嵌合させる状態を示す上方からの斜視図。 発光ダイオードをホルダの凹部へ嵌合させる状態を示す下方からの斜視図。 発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合した後の状態を示す下からの斜視図。 発光ダイオードを凹部に嵌合したホルダをヒートシンクの表面に固定する状態を示す斜視図。 発光ダイオードをホルダの凹部へ嵌合させる状態を示す車幅方向での断面図（図３中矢示ＳＡ−ＳＡ線に相当）。 凹部と発光ダイオードの基板の上下寸法が等しい関係を示す図７中の要部拡大断面図。 発光ダイオードを凹部に嵌合したホルダをヒートシンクの表面に固定する状態を示す車幅方向での断面図。 発光ダイオードを凹部に嵌合したホルダをヒートシンクに固定した状態を示す車幅方向での断面図。 発光ダイオードをホルダの凹部へ嵌合させる状態を示す前後方向での断面図（図３中矢示ＳＢ−ＳＢ線に相当）。 発光ダイオードを凹部に嵌合したホルダをヒートシンクの表面に固定する状態を示す前後方向での断面図。 発光ダイオードを凹部に嵌合したホルダをヒートシンクに固定した状態を示す前後方向での断面図。

符号の説明

１ 灯具ユニット
２ 発光ダイオード
２ｂ 発光ダイオードの裏面
３ ホルダ
３ｂ ホルダの裏面
４ ヒートシンク
４ａ ヒートシンクの表面
５ リフレクタ
６ 発光部
７ プロジェクタレンズ
８ 基板
９ 給電部
１０ 開口
１１ 凹部
１２ 固定部位
１３ 固定孔
１４ 金属配線体
１５ ネジ穴
１６ ネジ
１７ 頭部
Ａ 車幅方向
Ｂ 前後方向
Ｆ 第２焦点
Ｌ 光
Ｓ 光軸

Claims (3)

1. 表面に発光部を有し且つ発光部の両側に給電部を有する発光ダイオードと、該発光ダイオードの裏面に接触する平坦な表面を有する金属製のヒートシンクと、表面側に発光部を露出させる開口を有し且つ裏面側に発光ダイオードを嵌合する凹部を有すると共に該凹部の上壁の一部が給電部にそれぞれ接触する一対の金属配線体で形成されている絶縁材料製のホルダと、を備え、
   発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合し、発光ダイオードを嵌合した状態のホルダを、固定手段を介してヒートシンクの表面に固定する照明装置用の発光ダイオード固定構造であって、
   前記ホルダ及び発光ダイオードの裏面がそれぞれ平坦で形成されており、発光ダイオードをホルダの凹部内に嵌合した状態で、両者の裏面が略面一状態になることを特徴とする照明装置用の発光ダイオード固定構造。
2. ヒートシンクの表面の全面が平坦であることを特徴とする請求項１記載の照明装置用の発光ダイオード固定構造。
3. 固定手段が、ホルダの固定部位に形成された固定孔と、ヒートシンクの表面に形成されたネジ穴と、固定孔を介してネジ穴に螺合されるネジとから構成され、
   固定部位の表面位置が、ホルダの一般部の表面よりも低く形成され、固定状態で、ネジの頭部がホルダの表面よりも上方へ突出しないことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置用の発光ダイオード固定構造。

Images