JP2011090976A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源として高輝度型ＬＥＤを採用した場合であっても、光源が発する熱を効率よく放熱することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】 基板２１に光源２２が配設された光源ユニット２３と、この光源ユニット２３の前方側に配置され、光源２２からの照明光により照明される被照明部材である液晶表示パネル２４と、基板２１と液晶表示パネル２４との間に配置され、光源２２に対応するように設けられる空洞部２７ａを有するケース体２７とを備えてなる照明装置において、基板２１及びケース体２７が熱伝導性材料によって形成されてなるとともにケース体２７にはその表面積を増加してなる放熱部２７ｄが設けられ、光源２２が発した熱を基板２１からケース体２７へと伝えるように基板２１とケース体２７とをヒートパイプ２９によって熱的に接続する構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばヘッドアップディスプレイに搭載される液晶表示パネル（被照明部材）を照明するための照明装置に関するものである。

従来より、回路基板（基板）上に複数個のＬＥＤ（光源）が密集するように実装（配設）された光源ユニットと、この光源ユニットの前方側に配置され、光源からの照明光により照明される液晶表示パネル（被照明部材）と、回路基板と液晶表示パネルとの間に配置されるケース体とを備えた照明装置は、例えば特許文献１に記載のごとく、ヘッドアップディスプレイ装置等に広く使用されている。

前述したケース体は、白色合成樹脂からなり、略枠形状に形成され、各光源に対応するように設けられた照明空間としての空洞部と、この空洞部を取り囲むように形成された略枠状の本体部とを有し、各光源を包囲するように回路基板上に載置された構成となっている。かかる構成によれば、各光源から発せられた照明光は、空洞部を通過して液晶表示パネル側へと導かれ、これにより液晶表示パネルがバックライト照明されるようになっている。

一方、熱伝導性の高いアルミニウム等により前述した回路基板を構成し、光源実装側とは反対側となる回路基板背面にアルミ製の放熱部材（ヒートシンク）を面当接させることで、光源が発する熱をアルミ基板としての回路基板及び放熱部材を通じて放熱する構成は、例えば下記特許文献２に開示されているように周知である。

特開２００３−３４１３８４号公報 特開２００５−１８１６４０号公報

ところで、光源として高輝度型（高電流タイプ）ＬＥＤを採用した場合、光源を駆動させるのに高電流を流す必要があり、このように光源に高電流を流すと、光源から発せられる熱量が増大してしまう。

そこで、高輝度型ＬＥＤから発せられる熱（つまり高輝度型ＬＥＤの温度上昇）を抑制するために、上記特許文献２に記載のごとき、高輝度型ＬＥＤの実装されたアルミ製の回路基板（アルミ基板）とアルミ製の放熱部材（ヒートシンク）とを面接触させたとしても、高輝度型ＬＥＤ発光時に生じる熱が、回路基板におけるＬＥＤ実装領域付近に局所的に伝わるために放熱部材へと効率よく熱伝達されにくくなる場合があった。そして、このように高輝度型ＬＥＤ発光時に生じる熱を放熱部材によって十分に放熱することが困難な場合には、ＬＥＤの温度上昇に伴いＬＥＤの光出力が低下するなどＬＥＤ自体の特性に悪影響を与える虞がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、光源として高輝度型ＬＥＤを採用した場合であっても、光源が発する熱を効率よく放熱することが可能な照明装置の提供を目的とするものである。

本発明は、基板に光源が配設された光源ユニットと、前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、前記基板と前記被照明部材との間に配置され、前記光源に対応するように設けられる空洞部を有するケース体とを備えてなる照明装置において、前記基板及び前記ケース体が熱伝導性材料によって形成されてなるとともに前記ケース体にはその表面積を増加してなる放熱部が設けられ、前記光源が発した熱を前記基板から前記ケース体へと伝えるように前記基板と前記ケース体とを伝熱部材によって熱的に接続する構成としたことを特徴とする。

また本発明は、前記放熱部が、複数のフィンによって形成されてなることを特徴とする。

また本発明は、前記伝熱部材が、ヒートパイプからなることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、光源として高輝度型ＬＥＤを採用した場合であっても、光源が発する熱を効率よく放熱することが可能な照明装置を提供できる。

本発明の実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同実施形態による表示装置の断面図。 同実施形態による照明装置の断面図。 同実施形態による被照明部材とレンズ部材と拡散部材と筐体を取り除いたときのケース体と光源ユニットと伝熱部材の位置関係を示す図。

以下、添付図面に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインパネ１１内部に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた虚像（表示像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、運転席の正面前方に表示される虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように照明装置である表示器２０と、反射器３０と、ハウジング４０とから主に構成されている。

表示器２０は、図３に詳しく示すように、基板である回路基板２１上に複数個（例えば２個）の光源２２が実装（配設）された光源ユニット２３と、各光源２２からの照明光により透過照明される被照明部材である液晶表示パネル２４と、光源ユニット２３と液晶表示パネル２４との間に配置される拡散部材２５と、この拡散部材２５と液晶表示パネル２４との間に位置するレンズ部材２６と、各光源２２を包囲するように回路基板２１と拡散部材２５（液晶表示パネル２４）との間に配置されるケース体２７と、これら各部を保持して収容する筐体２８とを備えてなる。

回路基板２１は、所定の配線パターンを有し、熱伝導性材料（例えばアルミニウム）によって形成されたアルミ基板からなり、前記配線パターン上に各光源２２が搭載されている。

光源２２は、例えば適宜色を発する高輝度型のチップ型発光ダイオード（ＬＥＤ）からなり、拡散部材２５（液晶表示パネル２４）に照明光を供給する発光体である。

液晶表示パネル２４は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示素子からなり、各光源２２からの照明光（換言すればレンズ部材２６から出射される平行出射光）を透過して表示光Ｌを形成するように光源ユニット２３（レンズ部材２６）の前方側に配置されている。

かかる液晶表示パネル２４は、車両１０に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速，エンジン回転数を計測する演算回路（図示せず）並びにこの演算結果に基づいて前記液晶を駆動する駆動回路（図示せず）によって、車両１０の速度またはエンジン回転数の計測値を数値として表示することができる。

なお、液晶表示パネル２４によって表示される表示情報は、車速やエンジン回転数に限らず任意であり、例えば走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。

拡散部材２５は、例えば乳白色を有する光透過性の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、ケース体２７に設けられる後述する空洞部を塞ぐようにケース体２７上に載置されている。かかる拡散部材２５は、各光源２２から発せられ、レンズ部材２６側へと向かう照明光を略均一に拡散させるための光拡散板としての機能を有してなる。

レンズ部材２６は、透光性合成樹脂からなり、背面側（拡散部材２５側）が平坦面であるとともに前面側（液晶表示パネル２４側）が凸面である凸レンズからなり、拡散部材２５から出射される拡散出射光を集光させる集光部材としての機能を有している。つまり、レンズ部材２６は、前記拡散出射光に対し所望の屈折を与え、略平行光束化された平行出射光を液晶表示パネル２４側に向けて出射するようになっている。

ケース体２７は、例えば熱伝導性の高いアルミニウム等の金属材料（つまり熱伝導性材料）によって形成され、各光源２２からの照明光が導入される空洞部２７ａと、この空洞部２７ａを取り囲むように設けられる略枠形状の本体部２７ｂとを備え、本体部２７ｂには後述するヒートパイプの他端側を受け入れるための断面略半円状溝部からなる受部２７ｃが形成されてなる（図４参照）。

空洞部２７ａは、各光源２２に対応するように設けられ、各光源２２から発せられる照明光を拡散部材２５側（つまり液晶表示パネル２４側）へと導く照明空間として形成されている。

またケース体２７の本体部２７ｂには、放熱部の構造が盛り込まれており、具体的には、図４に示すように本体部２７ｂにおける４つの側壁部から一体的に平板形状からなる複数のフィン２７ｄが突き出し形成されている。このようにケース体２７（本体部２７ｂ）に前記放熱部としての複数のフィン２７ｄが一体形成されることで、ケース体２７（本体部２７ｂ）の表面積（外周部表面積）が増加する構成となる。

なお、図３中、２９は、棒状のヒートパイプ（伝熱部材）であり、かかるヒートパイプ２９は、略Ｌ字状に折り曲げられ、回路基板２１とケース体２７とを熱的に接続する接続部材としての機能を有しいる。具体的には、ヒートパイプ２９は、その一端側が回路基板２１背面に沿うように配設され、回路基板２１背面における適宜箇所にニッケルメッキ等により固着されてなるとともに、その他端側が本体部２７ｂとの接触面積を増加させるように受部２７ｃに沿うように配設され、受部２７ｃに嵌め込まれた状態でロウ付け等により固着されてなる。

つまり、本実施形態の場合、高輝度型ＬＥＤからなる光源２２から発せられることになる多量の熱が回路基板２１からヒートパイプ２９を介してケース体２７へと伝わるように、回路基板２１とケース体２７とをヒートパイプ２９によって熱的に接続した構成としている。

ここで、回路基板２１上に搭載された各光源２２が発光すると、各光源２２から発せられる照明光は、ケース体２７に形成された空洞部２７ａを通過してケース体２７（本体部２７ｂ）上に載置された拡散部材２５へと導かれる。この際、熱源側である光源（高輝度ＬＥＤ）２２から発せられることになる多量の熱は、熱伝導性材料にて形成された回路基板２１から伝熱部材であるヒートパイプ２９、熱伝導性材料にて形成されたケース体２７（本体部２７ｂ）へと伝わり、さらにそのケース体２７（本体部２７ｂ）から一体に設けられた放熱部としての複数のフィン２７ｄを介してケース体２７の外部へと効率よく放熱される構成となっている。

筐体２８は、合成樹脂材料からなり、略箱形状にて形成され、光源ユニット２３、液晶表示パネル２４、拡散部材２５、レンズ部材２６、ケース体２７並びにヒートパイプ２９を収納する収納部材としての機能を有しており、液晶表示パネル２４の表示エリア（図示せず）を臨ませるための開口部２８ａを備えている。

反射器３０は、液晶表示パネル２４から発せられた表示光Ｌを反射させる凹面鏡（反射部材）３１と、この凹面鏡３１を保持する合成樹脂からなるミラーホルダ３２とを備えてなる。

凹面鏡３１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に反射層３１ａを蒸着形成してなるものである。かかる凹面鏡３１は、その反射層３１ａが液晶表示パネル２４並びにハウジング４０の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また凹面鏡３１は、表示器２０からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射させるものである。このことは、凹面鏡３１が、表示器２０から発せられる表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡３１は、ミラーホルダ３２に両面粘着テープにより接着されている。

ハウジング４０は、例えば黒色の遮光性合成樹脂材料からなり、略箱型形状に形成され、その内部空間である空間部４１に表示器２０及び反射器３０を保持して収容するものであり、反射器３０における凹面鏡３１の配設位置の上部（フロントガラス１３側）が開口する開口窓部４２を備えてなる。

またハウジング４０には、開口窓部４２を塞ぐように出射部である透光性カバー４３が配設されてなる。かかる透光性カバー４３は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、凹面鏡３１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、凹面鏡３１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング４０に形成された透光性カバー４３を通じてフロントガラス１３に照射され、この照射によって得られた虚像Ｖを運転者１４が視認することになる。

以上のように本実施形態では、回路基板２１に各光源２２が配設された光源ユニット２３と、この光源ユニット２３の前方側に配置され、各光源２２からの照明光により照明される被照明部材である液晶表示パネル２４と、回路基板２１と拡散部材２５（液晶表示パネル２４）との間に配置され、各光源２２に対応するように設けられる空洞部２７ａを有するケース体２７とを備えてなる照明装置２０において、回路基板２１及びケース体２７が熱伝導性材料によって形成されてなるとともにケース体２７にはその表面積を増加してなる放熱部としての複数のフィン２７ｄが設けられ、各光源２２が発した熱を回路基板２１からケース体２７へと伝えるように回路基板２１とケース体２７とをヒートパイプ２９によって熱的に接続する構成としたものである。

従って、光源２２として高輝度型ＬＥＤを適用した場合であっても、光源２２から発せられることになる多量の熱をヒートパイプ２９を介してケース体２７外部へと効率よく放熱することが可能となる。これによりＬＥＤの温度上昇に伴いＬＥＤの光出力が低下するなどＬＥＤ自体の特性に悪影響を与える虞のない商品性の向上した照明装置を提供することができる。

また本実施形態では、ケース体２７がアルミニウムからなる金属材料（熱伝導性材料）によって形成されている例について説明したが、例えば光源２２から拡散部材２５（液晶表示パネル２４）へと至る照明光の光量損失を最小限とするために、空洞部２７ａと本体部２７ｂとの境界部分となる本体部２７ｂの内壁面（内壁部）を鏡面状態とするような構成としてもい。

また本実施形態では、ヒートパイプ２９の一端側が回路基板２１に熱的に接続されるとともにヒートパイプ２９の他端側が本体部２７ｂに熱的に接続されている構成であったが、例えばヒートパイプ２９の一端側を回路基板２１に接続するとともにヒートパイプ２９の他端側を本体部２７ｂではなくフィン２７ｄに接続する構成としてよい。

また本実施形態では、ケース体２７における本体部２７ｂの周囲に平板形状からなる複数のフィン２７ｄが突き出し形成されている例について説明したが、フィン２７ｄの形状は本体部２７ｂ（ケース体２７）の表面積（外周部表面積）が増加するような形状であればあらゆる形状を採用することができ、例えばフィン２７ｄの形状を波形状や鋸歯形状とすることも可能である。。

また本実施形態では、回路基板２１上に２個の光源２２が実装されている例について説明したが、回路基板２１上に実装される光源２２の個数は、１個でもよいし３個以上であってもよい。

なお本実施形態では、液晶表示パネル２４から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射体に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

２０ 表示器（照明装置）
２１ 回路基板（基板）
２２ 光源
２３ 光源ユニット
２４ 液晶表示パネル（被照明部材）
２５ 拡散部材
２６ レンズ部材
２７ ケース体
２７ａ 空洞部
２７ｂ 本体部
２７ｃ 受部
２７ｄ フィン（放熱部）
２８ 筐体
２８ａ 開口部
２９ ヒートパイプ（伝熱部材）

Claims (3)

1. 基板に光源が配設された光源ユニットと、
   前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、
   前記基板と前記被照明部材との間に配置され、前記光源に対応するように設けられる空洞部を有するケース体とを備えてなる照明装置において、
   前記基板及び前記ケース体が熱伝導性材料によって形成されてなるとともに前記ケース体にはその表面積を増加してなる放熱部が設けられ、
   前記光源が発した熱を前記基板から前記ケース体へと伝えるように前記基板と前記ケース体とを伝熱部材によって熱的に接続する構成としたことを特徴とする照明装置。
2. 前記放熱部が、複数のフィンによって形成されてなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記伝熱部材が、ヒートパイプからなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
   照明装置。

Images