JP2010089573A - Ｌｅｄユニット及びそれを備えた車内照明灯 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性に優れたＬＥＤユニットを提供する。
【解決手段】ＬＥＤユニット３０は、ＬＥＤ３３と、ＬＥＤ３３が搭載されたＬＥＤ搭載基板３４と、ＬＥＤ搭載基板３４が貼り付けられるように設けられた基板設置面３２ｄを有するブラケット３２と、ブラケット３２が取付固定されたベース部材３１と、ＬＥＤ搭載基板３４とは別体に設けられＬＥＤ３３の駆動回路を有するＬＥＤ駆動回路基板３１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤユニット及びそれを備えた車内照明灯に関する。

自動車の車内照明灯（例えば、マップランプ、ルームランプ、リーディングランプ等）の光源としてＬＥＤを用い、しかも、その照度を高める場合、ＬＥＤの熱を如何にして放熱するのかが最大の課題となる。

特許文献１には、ＬＥＤの発熱を放熱性基板、ＴＩＭ（Thermal Interface Material）、及び熱伝導性材料のブラケットを介して放熱することが開示されている。

特許文献２には、ＬＥＤの発熱を主として押出式のヒートシンクにより放熱することが開示されている。

しかしながら、車室内の限られたスペースに設置しなければならない車内照明灯においてその照度を高める場合、ヒートシンク等の従来の放熱手段で放熱するのには限界がある。
特開２００７−１２３１１号公報 特開２００８−４９８４１号公報

本発明は、放熱性に優れたＬＥＤユニット及びそれを備えた車内照明灯を提供することである。

本発明のＬＥＤユニットは、
ＬＥＤと、
上記ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ搭載基板と、
上記ＬＥＤ搭載基板が貼り付けられるように設けられた基板設置面を有するブラケットと、
上記ブラケットが取付固定されたベース部材と、
上記ＬＥＤ搭載基板とは別体に設けられ上記ＬＥＤの駆動回路を有するＬＥＤ駆動回路基板と、
を備える。

本発明の車内照明灯は本発明のＬＥＤユニットを備える。

本発明によれば、ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ搭載基板とＬＥＤの駆動回路を有するＬＥＤ駆動回路基板とを別々の基板としているので、発熱源が分散されてそれぞれを別々に放熱することができ、そのため放熱性に優れる。

以下、図面に基づいて実施形態を詳細に説明する。

図１〜３は本実施形態に係る車内照明灯１０を示す。この車内照明灯１０は、例えば、マップランプ、ルームランプ、リーディングランプ等として使用されるものである。

本実施形態に係る車内照明灯１０は、ハウジング２０とその中に設けられたＬＥＤユニット３０とで構成されている。

ハウジング２０は、例えば、硬質樹脂等により中空の細長直方体に形成されており、長さが１５０〜３５０ｍｍ、幅が５０〜１５０ｍｍ、及び高さが３０〜７０ｍｍである。ハウジング２０は、ハウジング本体２１の裏側が細長矩形板状の蓋部材２２によって閉じられ、表側が、スイッチ等が設けられた中央部２３とその両側の光拡散板又はレンズ板（不図示）が設けられた光出射部２４とに構成されている。なお、ハウジング２０を構成するハウジング本体２１及び蓋部材２２には、放熱効率を高める観点から通風孔が形成されていることが好ましい。

図４（ａ）〜（ｃ）はＬＥＤユニット３０を示す。

ＬＥＤユニット３０は、ハウジング２０の蓋部材２２の内側に設けられており、ＬＥＤ駆動回路基板３１に一対のブラケット３２が取り付けられ、各ブラケット３２にＬＥＤ３３を中央に搭載したＬＥＤ搭載基板３４が設けられた構成を有する。従って、本実施形態では、ベース部材がＬＥＤ駆動回路基板３１で構成されている。

ＬＥＤ駆動回路基板３１は、蓋部材２２よりも若干小さい細長矩形板状に形成されており、四隅で蓋部材２２にビス留めされている。ＬＥＤ駆動回路基板３１は、放熱効率を高める観点から蓋部材２２との間に隙間を有することが好ましい。なお、ＬＥＤ駆動回路基板３１は、蓋部材２２に接着等により固定されていてもよい。

ＬＥＤ駆動回路基板３１は、基板本体が高放熱性基板であることが好ましい。かかる高放熱基板としては、無機系基板では、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属系基板；アルミナ、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＳｉＣなどのセラミックス系基板等が挙げられ、有機系基板では、ＦＲ−１、ＦＲ−２などの紙基材銅張積層板；ＦＲ−４、ＦＲ−５、ＧＰＹ、Ｇ−１０、Ｇ−１１などのガラス基材銅張積層板；ガラス布・ガラス不織布基板エポキシ樹脂銅張積層板；ポリエステルベース、ポリイミドベース、ガラスエポキシベース、フレックスリジッドなどのフレキシブル銅張板等が挙げられる。

また、構造的に高放熱性を得るために、例えば、合成樹脂からなる基板に銅箔から打ち抜いてなる回路パターンを貼り付け、回路に放熱の役割を持たせたり、サーマルビアを形成して放熱性を向上させた放熱構造を有するものが挙げられ、コスト的に高放熱性基板を使用した放熱対策より有利であるが、生産性、使用するＬＥＤ３３の光束により適宜使用すればよい。

ＬＥＤ駆動回路基板３１は、例えば、長さが１５０〜３００ｍｍ、幅が６０〜１００ｍｍ、及び厚さが１〜５ｍｍである。

ＬＥＤ駆動回路基板３１は、基板中央の横長矩形部分３１ａにＬＥＤ３３の駆動回路を有する。その駆動回路が設けられた横長矩形部分３１ａの一方の長辺の側縁部中央にはハーネス接続用コネクタ３５が設けられており、また、横長矩形部分３１ａの両方の短辺のそれぞれの中央から長さ方向に延びた張出部分３１ｂの先端部にはＬＥＤ接続用コネクタ３６が設けられている。なお、ＬＥＤ駆動回路基板３１の基板本体が導電性を有する場合には、駆動回路は絶縁体を介して設けられる。また、ＬＥＤ駆動回路基板３１には、その他にセンサ制御回路、スイッチ回路、調光回路、或いは他の電子部品等が設けられていてもよい。

各ブラケット３２は、細長板材を折り曲げ加工した部材で構成されており、同一面内に設けられた一対の取付部３２ａと、各取付部３２ａに連続して起立した起立部３２ｂと、両起立部３２ｂのそれぞれに連続してそれらを連結した基板設置部３２ｃと、を有する。基板設置部３２ｃは、一対の取付部３２ａの配設方向と直交する方向については、取付部３２ａに対して傾斜して設けられており、また、取付部３２ａの配設方向について、一方の取付部３２ａ側に傾斜して設けられている。

一対のブラケット３２は、ＬＥＤ駆動回路基板３１の長さ方向の両端部に、それぞれの一対の取付部３２ａがＬＥＤ駆動回路基板３１の幅方向にＬＥＤ接続用コネクタ３６が設けられた張出部分３１ｂを跨ぐように配置されると共に基板設置部３２ｃが斜め外側を向くように対称に配設されている。各ブラケット３２は、各取付部３２ａがＬＥＤ駆動回路基板３１の基板本体に接触して設けられた銅箔等で形成された放熱パターン３７上に設けられ、ピン、ビス、又はリベット等によりＬＥＤ駆動回路基板３１に打ち付けられて取付固定されている。なお、放熱パターン３７には、より放熱性を高める観点からサーマルビア３７ａが設けられていることが好ましい。

各ブラケット３２は、高放熱性材料で形成されていることが好ましい。かかる高放熱性材料としては、例えば、アルミニウム、銅、黄銅、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）、燐青銅、及びこれらの合金が挙げられる。各ブラケット３２は、例えば、幅が１５〜３０ｍｍ及び厚さが０．５〜３．０ｍｍである。

ＬＥＤ３３は、半導体発光素子が樹脂で封止された構造を有する。ＬＥＤ３３は、光束の値が大きくなると共に発熱量も大きくなるので、本実施形態のＬＥＤユニット３０の後述の放熱効果は、特に２０ｌｍ以上のＬＥＤ３３に対して有効であり、４０ｌｍ以上のＬＥＤ３３により有効である。

ＬＥＤ搭載基板３４は、ブラケット３２の基板設置部３２ｃとほぼ同一外形に形成されており、その基板設置部３２ｃの外側面、つまり、基板設置面３２ｄ上に貼り付けられるように設けられている。ＬＥＤ搭載基板３４は、ＬＥＤ３３からの発熱の熱伝導効率を高める観点から、その全面がブラケット３２の基板設置部３２ｃに接触していることが好ましい。ＬＥＤ搭載基板３４は、ブラケット３２に接着剤により取付固定されていてもよく、また、ＴＩＭ３８（Thermal Interface Material）を介して取付固定されていてもよい。かかるＴＩＭ３８としては、例えば、グリース、シート、ゴム、ゲル、両面粘着テープなどのシリコン系のもの、アクリル系シート、エポキシ系シート、グラファイトシートなどの非シリコン系のものが挙げられる。

ＬＥＤ搭載基板３４は、高放熱性基板であることが好ましい。かかる高放熱基板としては、無機系基板では、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属系基板；アルミナ、ＡｌＮ、ＢｅＯ、ＳｉＣなどのセラミックス系基板等が挙げられ、有機系基板では、ＦＲ−１、ＦＲ−２などの紙基材銅張積層板；ＦＲ−４、ＦＲ−５、ＧＰＹ、Ｇ−１０、Ｇ−１１などのガラス基材銅張積層板；ガラス布・ガラス不織布基板エポキシ樹脂銅張積層板；ポリエステルベース、ポリイミドベース、ガラスエポキシベース、フレックスリジッドなどのフレキシブル銅張板等が挙げられる。ＬＥＤ搭載基板３４は、例えば、長さが１５〜２５ｍｍ、幅が１５〜２５ｍｍ、及び厚さが０．５〜２．０ｍｍである。ＬＥＤ搭載基板３４の大きさ、従って、ブラケット３２の基板設置部３２ｃの基板設置面３２ｄの面積の大きさは、ＬＥＤ３３の平面視の面積の大きさよりも大きく、例えば１０〜１００倍程度である。

ＬＥＤ搭載基板３４は、ＬＥＤ駆動回路基板３１に近い側の側辺の側縁部中央に駆動回路接続用コネクタ３９が設けられている。この駆動回路接続用コネクタ３９とＬＥＤ駆動回路基板３１の対応するＬＥＤ接続用コネクタ３６との間には配線が設けられている。

本実施形態の車内照明灯１０は、ハウジング本体２１の裏側が蓋部材２２によって閉じられると、ＬＥＤユニット３０の各ブラケット３２に設けられたＬＥＤ搭載基板３４上のＬＥＤ３３が対応する光出射部２４に収容された構成となる。そして、この車内照明灯１０は、ハーネス接続用コネクタ３５に電源等からの配線が接続されると共に、表側のみが車室内に露出し且つ長さ方向が車幅方向となるようにルーフ部に埋設されて設置される。従って、車内照明灯１０の一方の光出射部２４が運転席側用及び他方の光出射部２４が助手席側用ということになる。なお、この車内照明灯１０は、一対のＬＥＤ３３が設けられた基板状のＬＥＤユニット３０をハウジング２０に実装するのみで組み立てることができるので、組立作業性が極めて優れ、また、ハーネス接続用コネクタ３５に電源等の外部からの配線が一元的に接続されるので、取付作業性も極めて優れる。しかも効率的な接続が可能となるのでハーネス長を短くすることができる。

そして、この車内照明灯１０のスイッチがオンされると、運転席側及び／又は助手席側のＬＥＤ３３が点灯することとなる。このとき、ＬＥＤ３３及びその駆動回路が発熱するが、前者の発熱は、ＬＥＤ搭載基板３４、ブラケット３２、及び放熱パターン３７を経由してＬＥＤ駆動回路基板３１に至る過程或いはＬＥＤ駆動回路基板３１において放熱され、後者の発熱は、ＬＥＤ駆動回路基板３１において直接放熱される。このようにＬＥＤ３３が搭載されたＬＥＤ搭載基板３４と駆動回路を有するＬＥＤ駆動回路基板３１とを別々の基板としているので、発熱源が分散されてそれぞれを別々に放熱することができ、そのため優れた放熱性を得ることができる。

また、ＬＥＤ３３からの発熱よりも面積の大きいＬＥＤ搭載基板３４やブラケット３２の水平面方向に放熱するので、限られたスペースを有効に活用して、効率的な放熱をすることができる。しかも、ブラケット３２がヒートシンクとしても機能するので部品点数の低減を図ることもできる。なお、放熱性の観点からは、ＬＥＤ搭載基板３４、ブラケット３２、及びＬＥＤ駆動回路基板３１の表面露出部分には表面積が大きくなるように凹凸が形成されていることが好ましい。

なお、本実施形態では、ブラケット３２が細長板材を折り曲げ加工した部材で構成されたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、図５（ａ）に示すような角柱状のブラケット３２であってもよく、また、図５（ｂ）に示すような円柱状のブラケット３２であってもよい。

また、本実施形態では、ベース部材がＬＥＤ駆動回路基板３１で構成されたものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、図６に示すように、ブラケット３２が取付固定されたベース部材として高放熱基板４０を用い、さらに、ＬＥＤ駆動回路基板３１をその高放熱基板４０に取り付けたものであってもよい。これによれば、部品点数は多くなるものの、ＬＥＤ３３及び駆動回路の発熱がいずれも高放熱基板４０に伝導して放熱されることとなり、より高い放熱性を得ることができる。

また、本実施形態では、ＬＥＤユニット３０をハウジング２０の蓋部材２２に取り付けた構成のものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、図７に示すように、ＬＥＤユニット３０をそのまま蓋部材とした構成のものであってもよい。これによれば、部品点数を少なくすることができると共に、ＬＥＤユニット３０が外部に露出することとなるのでより高い放熱性を得ることができる。

本発明はＬＥＤユニット及びそれを備えた車内照明灯について有用である。

実施形態に係る車内照明灯の分解斜視図である。 蓋部材及びＬＥＤユニットの平面図である。 蓋部材及びＬＥＤユニットの要部拡大図である。 ＬＥＤユニットの（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。 （ａ）はブラケットの変形例を示す斜視図であり、（ｂ）はブラケットの他の変形例を示す斜視図である。 ＬＥＤユニットの変形例を示す斜視図である。 車内照明灯の変形例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ 車内照明灯
３０ ＬＥＤユニット
３１ ＬＥＤ駆動回路基板
３２ ブラケット
３２ｄ 基板設置面
３３ ＬＥＤ
３４ ＬＥＤ搭載基板

Claims (5)

1. ＬＥＤと、
   上記ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ搭載基板と、
   上記ＬＥＤ搭載基板が貼り付けられるように設けられた基板設置面を有するブラケットと、
   上記ブラケットが取付固定されたベース部材と、
   上記ＬＥＤ搭載基板とは別体に設けられ上記ＬＥＤの駆動回路を有するＬＥＤ駆動回路基板と、
   を備えたＬＥＤユニット。
2. 請求項１に記載されたＬＥＤユニットにおいて、
   上記ベース部材が上記ＬＥＤ駆動回路基板で構成されているＬＥＤユニット。
3. 請求項１に記載されたＬＥＤユニットにおいて、
   上記ＬＥＤ駆動回路基板が上記ベース部材に取り付けられているＬＥＤユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたＬＥＤユニットにおいて、
   上記ＬＥＤを搭載した上記ＬＥＤ搭載基板が設けられた上記ブラケットが上記ＬＥＤ取付基板に複数取り付けられたＬＥＤユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載されたＬＥＤユニットを備えた車内照明灯。

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