JP2015022953A - 光源装置および車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性に優れるとともに、組立が容易で低コストに構成できる光源装置を提供する。【解決手段】半導体発光素子（ＬＥＤ）３１を含む発光モジュール（ＦＰＣ３７）を搭載したユニット本体３０を備えるＬＥＤユニット（発光素子ユニット）３と、外部電源の電力をＬＥＤ３１に給電するためのコネクタ部４２を備えるベース４とを一体的に構成した光源装置２であって、ユニット本体３０はベース４よりも伝熱性の高い材料で形成され、ベース４は絶縁材料で形成される。ＬＥＤユニット３とベース４を一体的に構成したときに、コネクタ電極４３がＦＰＣ３７の給電パッド３９に電気接続され、ＬＥＤ３１に対する給電が可能になる。【選択図】 図２

Description

本発明は自動車等の車両に装備される灯具の光源として用いられる光源装置に関し、特に給電用のコネクタ部を一体に設けた光源装置と、これを用いた車両用灯具に関するものである。

車両用ランプ（灯具）の光源としてＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた光源装置が提供されている。特許文献１には、ＬＥＤを搭載したＦＰＣ（フレキシブル配線基板）を、ランプに対して着脱可能なコネクタハウジングに搭載した構成が開示されている。すなわち、樹脂で形成したコネクタハウジングにＬＥＤを搭載したＦＰＣを一体的に支持させるとともに、当該コネクタハウジングに設けたキャビティ内にＦＰＣの一部を突設することにより、この突設した部分を給電用コネクタ電極として外部コネクタに接続し、ＬＥＤに対する給電を可能とする構成である。この光源装置によれば、従来の白熱電球ソケットと同様な取り扱いでランプへの適用が可能になる。

特開２０１２−１４６６０１号公報

特許文献１の技術では、コネクタハウジングを樹脂で形成しているので、ＬＥＤで発生した熱がコネクタハウジングに伝熱され難く、十分な放熱効果が得られないという問題がある。そのため、放熱性に優れた金属材、例えばＡＤＣ（アルミダイカスト）でコネクタハウジングを形成することが考えられているが、ＡＤＣは導電性があるためにＦＰＣの一部で給電用のコネクタ電極を構成したときに、当該コネクタ電極がコネクタハウジングに接触して電気的に短絡してしまうという問題がある。この短絡を防止するためにはＡＤＣとコネクタ電極との間に絶縁材からなるインシュレータを介装することが考えられるが、インシュレータをコネクタハウジングに組み込む際の組み込み工程が煩雑となり、コスト高の原因になる。

本発明の目的は、放熱性に優れるとともに、組立が容易で低コストに構成できる光源装置と車両用灯具を提供するものである。

本発明は、半導体発光素子を含む発光モジュールを搭載したユニット本体を備える発光素子ユニットと、外部電源の電力を半導体発光素子に給電するためのコネクタ部を備えるベースとを一体的に構成した光源装置であって、光源装置は、灯具のリフレクタへ装着可能であり、ユニット本体はベースよりも伝熱性の高い材料で形成され、ベースは絶縁材料で形成され、発光素子ユニットとベースを一体的に構成した状態でコネクタ部が発光モジュールに電気接続され、光源装置をリフレクタに装着した状態ではリフレクタの背面側にユニット本体の一部が露呈される構成であることを特徴とする。

本発明において、発光素子ユニットは発光モジュールに電気接続された給電パッドを備え、発光素子ユニットとベースが一体化されたときにコネクタ部が給電パッドに電気接触する構成とする。また、発光素子ユニットとベースは半導体発光素子の発光光軸の方向に向けて一体化が可能であり、コネクタ部は発光光軸の方向またはこれと交差する方向から外部電源が接続される構成とする。ここで、ベースは灯具に装着可能であり、発光素子ユニットは当該ベースに装着可能とする。あるいは、発光素子ユニットは灯具に装着可能であり、ベースは当該発光素子ユニットに装着可能とする。

本発明の車両用灯具は、発光素子ユニットは半導体発光素子から出射した光を導光し、導光した光を所要の領域に向けて出射する導光体からなる光学キャップが装着可能であり、車両の灯具として用いられる。

本発明によれば、半導体発光素子を含む発光モジュールを搭載したユニット本体はベースよりも伝熱性の高い材料で形成されているので、発光モジュールで発生した熱をユニット本体を通して効果的に放熱することができる。また、外部電源の電力を発光素子に給電するためのコネクタ部を備えるベースは絶縁材料で形成されているので、コネクタ部の電気絶縁状態を保持することができる。そのため、コネクタ部において電気絶縁を確保するための部品や構造が不要であり、光源装置の組立が容易になり、かつ低コストに構成できる。また、発光素子ユニットとベースを一体的に構成したときに発光モジュールとコネクタ部を電気接続しても、コネクタ部がベースに短絡することが防止でき、半導体発光素子を保護し、ないしは半導体発光素子の発光状態が確保できる。

本発明によれば、発光素子ユニットは発光モジュールに電気接続された給電パッドを備え、発光素子ユニットとベースが一体化されたときに、自動的にコネクタ部が給電パッドに電気接続する構成としているので、発光素子ユニットとベースとを一体化する際に両者を電気接続するための配線作業が不要になり、さらなる組み立ての容易化と低コスト化が可能になる。また、コネクタ部は発光光軸の方向またはこれと交差する方向から外部電源が接続される構成であるので、光源装置を灯具に装着したときに外部電源を接続する方向の自由度が生じ、接続作業が容易なものになる。

また、本発明によれば、ベースは灯具に装着可能であり、発光素子ユニットはベースに装着可能とし、あるいは、発光素子ユニットは灯具に装着可能であり、ベースは発光素子ユニットに装着可能とすることにより、一方を灯具に装着したまま他方を灯具から取り外して交換が可能であり、あるいは両者を一括して灯具から取り外して交換が可能であり、メンテナンス作業に有利になる。

本発明の実施形態１の光源装置をクリアランスランプに適用した概略水平断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図。 実施形態１の光源装置の概略部分分解斜視図。 ＬＥＤユニットの分解斜視図。 実施形態２の光源装置の縦断面図。 実施形態２の光源装置の概略部分断面図。 光学キャップの支持構造の部分斜視図。 光学キャップおよびその変形例の断面図。 コネクタ電極の変形例の断面図。

（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態１の光源装置を自動車のクリアランスランプに適用した水平断面図である。図１には左ヘッドランプの例を示しており、ランプボディ１ａおよび前面透光カバー１ｂからなるランプハウジング１内にロービームランプユニットＬｏＬおよびハイビームランプユニットＨｉＬとともにクリアランスランプＣＬＬが配設されている。このクリアランスランプＣＬＬは、前記ランプハウジング１に内装されているエクステンションと称する疑似リフレクタ１１の一部に形成されたリフレクタ１２を備えており、このリフレクタ１２のほぼ中央位置に設けられた光源取付穴１３に光源装置２が着脱可能に装着されている。前記光源取付穴１３はバヨネット穴として形成されており、後述するように光源装置２を光源取付穴１３に内挿し、穴軸回りに回転操作することによってリフレクタへ１２の装着を可能とするものである。

前記光源装置２は、図２に図１のＩＩ−ＩＩ線断面図を、図３に部分分解斜視図をそれぞれ示すように、ＬＥＤユニット３とベース４とで構成されている。ベース４は前記リフレクタ１２の光源取付穴１３に対して着脱可能であるとともに、図示されていない外部電源（車載バッテリー等）に接続された外部コネクタ５が接続可能とされている。ＬＥＤユニット３は前記ベース４に対して着脱可能であり、光源としてのＬＥＤ３１を搭載し、ベース４に装着されたときにベース４に設けられているコネクタ電極４３に電気接続されるようになっている。このＬＥＤ３１は本発明における半導体発光素子であり、したがってＬＥＤユニット３は本発明における発光素子ユニットとなる。

前記ＬＥＤユニット３は、ＡＤＣにより成形したユニット本体３０を有している。図４はＬＥＤユニット３の分解斜視図であり、ユニット本体３０の基端部３２の外周面には環状溝３２ａと円形フランジ３２ｂが一体に形成されており、環状溝３２ａにはガスケットリング３３が保持されている。円形フランジ３２ｂには円周方向の２箇所に取付タブ３２ｃが外径方向に突出されて挿通穴３２ｄが開口されており、前記ベース４に対して小ネジ３４で取着されるようになっている。また、前記ユニット本体３０の先端部３５は基端部位を除く領域において円柱の一部を切り欠いた側面形状が概ね台形状に形成されている。先端部３５の柱軸方向に向けられた先端面３５ａは柱軸方向に垂直な平面に形成されており、ここには２本のガイドピン３６が柱軸方向に突出されている。そして、この先端面３５ａを覆うようにＦＰＣ（フレキシブル・プリント回路基板）３７が屈曲された状態で配設されている。

前記ＦＰＣ３７は本発明における発光モジュールを構成するための基板であり、細長い形状をした可撓性のある絶縁層３７ａの表面に所要の導電回路パターン３７ｂが形成され、裏面には機械的強度を高めるためのアルミニウム等のメタル膜３７ｄを有するメタルベースＦＰＣとして構成されており、裏面を内側にして板厚方向にコ字状に曲げ形成されている。そして、長さ方向の中央領域の表面の一部に２つのチップ型のＬＥＤ３１が並んで搭載されるとともに、この中央領域の幅方向の両側縁には前記ガイドピン３６に嵌合可能な２つのガイド溝３７ｃが切り欠かれている。また、前記ＦＰＣ３７の当該中央領域を長さ方向に挟む両端領域のそれぞれの表面には当該ＬＥＤ３１を発光させるための点灯回路を構成する各種電子部品３８が搭載されている。さらに、この両端領域の一方の端部の表面には前記導電回路パターン３７ｂの一部で構成された２つの給電パッド３９が幅方向に並んで配設されている。これらの給電パッド３９は前記導電回路パターン３７ｂの表面の一部が露呈されることによって形成されており、後述するようにベース４のコネクタ電極４３に接触して電気接続されることが可能とされている。

このように構成された発光モジュールとしての前記ＦＰＣ３７は中央領域のガイド溝３７ｃがユニット本体の先端面のガイドピン３６に嵌合するようにして当該ユニット本体３０の先端面３５ａを覆うように取着されるとともに、当該中央領域を含む裏面のほぼ全域において伝熱性の高い接着剤によって先端部３５に接着されている。この取着された状態では、前記２つのＬＥＤ３１はユニット本体３の先端面３５ａの正面に位置される。また、接着された状態では前記ＦＰＣ３７に搭載されている電子部品３８はユニット本体３０の円周面よりも外周側には突出されないように構成されている。

図２および図３に示した前記ベース４は絶縁性の樹脂成形により形成されており、前記ＬＥＤユニット３が内挿可能な中空穴を有する円筒部４１と、この円筒部４１の基端側の円周面の一部に筒軸方向とほぼ直交する方向に向けて一体形成されたコネクタ部４２とで構成されている。前記円筒部４１の先端側の円周面には円形フランジ４１ａとバヨネット片４１ｂが形成されており、前記したリフレクタ１２の光源取付穴１３にバヨネット構造で装着される。すなわちバヨネット片４１ｂを光源取付穴１３に内挿した上でベース４を筒軸方向に所定角度だけ回転操作することで、これらバヨネット片４１ｂと円形フランジ４１ａとで光源取付穴１３の内縁部を挟持する構成である。円形フランジ４１ａとバヨネット片４１ｂとの間にはガスケットリング４４が配設されてリフレクタ１２との間の防水が確保されている。また、前記円筒部４１の基端には円周方向に２つの取付タブ４５が外径方向に突出形成されており、これらの取付タブ４５にはそれぞれネジ穴４５ａが筒軸方向に開口されている。

前記コネクタ部４２には下面が開口されたキャビティ４２ａが形成されており、このキャビティ４２ａ内に２つのコネクタ電極４３が並んで内装されている。コネクタ電極４３は細長い金属片が曲げ加工されたものであり、一端側の当接部４３ａは図示の上方向に向けて弾性力が生じるように曲げ返されて前記ベース４の円筒部４１の内周面の下側の円周一部に支持されている。ここでは２つのコネクタ電極４３の各当接部４３ａは円筒部４１の円周方向に並んで配置される。また、コネクタ電極４３の他端側の嵌合部４３ｂは板厚方向に折り返された２枚重ね構造の細片として構成され、前記円筒部４１の円周一部に設けたスリット４１ｃに内径側から内挿されて前記キャビティ４２ａ内にまで突出配置されている。そして、嵌合部４３ｂの一部に切り起こされた係止片４３ｃをキャビティ４２ａの溝部４２ｂに係合させることによってコネクタ電極４３はベース４に支持されている。コネクタ電極４３の嵌合部４３ｂは前記外部コネクタ５が嵌合されたときに当該外部コネクタ５の外部コネクタ電極５１に電気接続可能とされる。

この実施形態１の光源装置２を組み立てるには、ＬＥＤユニット３をベース４の円筒部４１の基端側から当該円筒部４１内に内挿し、円形フランジ３２ｂの取付タブ３２ｃの挿通穴３２ｄと、取付タブ４５のネジ穴４５ａを対向位置させた上でこれらの穴に小ネジ３４を螺合させて両者を締結し一体化する。この締結によりベース４に対するＬＥＤユニット３の軸線方向および円周方向の位置決めが行われ、またガスケットリング３３によりＬＥＤユニット３とベース４の間は防水される。また、この締結によりＬＥＤユニット３の２つの給電パッド３９はそれぞれベース４のコネクタ電極４３の当接部４３ａに対向位置されるため、当該当接部４３ａの弾性力によって給電パッド３９との電気接続が行われる。このように組み立てられた光源装置２は、ベース４を前記したバヨネット構造によってクリアランスランプＣＬＬのリフレクタ１２の光源取付穴１３に装着することでリフレクタ１２に固定支持されることになる。この固定支持された状態では、ＬＥＤユニット３の円形フランジ３０ｂはリフレクタ１２の背面側においてベース４から露呈された状態にある。

そして、図２に鎖線で示したように、ベース４のコネクタ部４２に外部コネクタ５を嵌合することにより、コネクタ電極４３は外部コネクタ５の外部コネクタ電極５１に電気接続され、外部コネクタ５からの外部電力がコネクタ電極４３にまで給電される。さらにこの電力はコネクタ電極４３の当接部４３ａに接している給電パッド３９に給電され、さらに導電回路パターン３７ｂを通してＬＥＤ３１にまで給電され、ＬＥＤ３１が発光されることになる。ＬＥＤ３１で発光されて出射された光はリフレクタ１２の反射面に投射され、所定の方向に向けて反射されることでクリアランプＣＬＬに要求される所要の配光での光照射が行われる。

この光源装置２では、ＬＥＤ３１が発光したときに発生する熱はＦＰＣ３７を介してＬＥＤユニット３のユニット本体３０に伝熱される。ユニット本体３０はＡＤＣで構成されているので伝熱性が高く、伝熱された熱は直ちにユニット本体３０の全域にまで伝熱される。そして、ユニット本体３０の露呈されている円形フランジ３０ｂの表面から外部に放熱され、あるいはユニット本体３０からベース４に伝熱されてベース４から放熱されるのでＬＥＤ３１の放熱効果が高められる。ＬＥＤユニット３に電気接続されるコネクタ電極４３は独立した金属片で形成されているが、ベース４は円筒部４１およびコネクタ部４２が絶縁性のある樹脂で形成されているのでベース４内に絶縁状態を保った状態で支持される。したがって、コネクタ電極４３を絶縁するためのインシュレータ等は不要であり、単にコネクタ電極４３をベース４の円筒部４１ないしコネクタ部４２に内挿するだけで取付が可能であり、組み立てを容易に行うことができる。また、ＬＥＤユニット３とベース４を組み立てたときには、コネクタ電極４３が給電パッド３９に電気接続して外部電力をＬＥＤ３１に給電することができるので、組み立てに際してＬＥＤユニット３とベース４とを電気接続するための配線作業が不要になり、さらなる組み立ての容易化と低コスト化が可能になる。

さらに、この光源装置２ではベース４をリフレクタ１２に装着したままＬＥＤユニット３のみを交換することができる。すなわち、２つの小ネジ３４を取り外せばＬＥＤユニット３をベース４の円筒部４１から引き出すことができる。このとき、コネクタ電極４３と給電パッド３９との電気接続も自動的に解消される。したがって、ＬＥＤユニット３のユニット本体３０の形状、寸法等の規格が同じであれば、異なる規格のＬＥＤや電子部品を搭載したＬＥＤユニットへの交換も容易であり、ランプのメンテナンスや性能向上を実現する上で有利なものになる。

あるいは光源装置２の全体をリフレクタ１２から取り外すことも可能である。すなわち、ベース４を軸回りに小角度だけ回転操作することで、バヨネット構造によるリフレクタ１２との結合が解除され、リフレクタ１２の光源取付穴１３から光源装置２を取り外すことができる。光源装置２を取り外した上で、前記したようにＬＥＤユニット３をベース４から取り外して交換するようにしてもよい。あるいは、光源装置２の全体を異なるものと交換するようにしてもよい。

（実施形態２）
図５は本発明をヘッドランプまたはフォグランプに適用する光源装置として構成した実施形態２の縦断面図、図６はその部分分解斜視図である。この実施形態２の光源装置２Ａの基本的な構成は実施形態１と同様であり、ＡＤＣで形成されたユニット本体を有するＬＥＤユニット６と、樹脂で形成されたベース７とで構成されているが、ここでは後述の説明から分かるようにベース７のコネクタ部７２をＬＥＤの光軸方向に向けた構成とされている。なお、ヘッドランプまたはフォグランプのリフレクタについては図５に符号１２Ａで一部のみを示している。

ＬＥＤユニット６のユニット本体６０はＡＤＣによって先端部６０ａが小径で、基端部６０ｂが大径の円筒を筒軸方向に一体化した円筒状に形成されている。大径の基端部６０ｂの外周面には半径方向に複数の放熱フィン６０ｃが突出されている。また、小径の先端部６０ａには径方向に対向する両側領域を円弧状に切り欠いた台座部６０ｄが形成されている。この台座部６０ｄは先端面６０ｅがユニット本体６０の筒軸方向と垂直方向に向けられており、この先端面６０ｅには径方向に所要の間隔をおいて２つの挿通穴６０ｆが筒軸方向に開口されている。また、前記先端部６０ａの外周面には円周複数箇所にバヨネット片６０ｇが形成され、さらにこれらバヨネット片６０ｇとは異なる円周複数箇所に光学キャップ支持片６０ｈが形成されている。前記バヨネット片６０ｇは実施形態１のバヨネット片４１ｂと同様の構成であり、リフレクタ１２Ａの光源取付穴１３Ａに対して着脱可能とされている。また、前記光学キャップ支持片６０ｈは後述するように光学キャップ８が係合支持される矩形の枠体として形成されている。

また、ユニット本体６０にはＬＥＤ６１を搭載して発光モジュールを構成するＦＰＣ６２が支持される。このＦＰＣ６２は板厚方向にＬ字状に曲げ形成されており、先端方向に向けられた短辺部６２ａの表面に３つのチップ状のＬＥＤ６１が搭載されている。また、筒軸方向に向けられた長辺部６２ｂの表面に各種電子部品６３が搭載されるとともに、この長辺部６２ｂの基端側の表面には３つの給電パッド６４が幅方向に並んで配設されている。この給電パッド６４はＦＰＣ６２の表面に形成された導電回路パターン（図示せず）の一部で構成されており、給電パッド６４として構成された部分においてはその導電面が露呈されている構成であることは実施形態１と同じである。前記ＦＰＣ６２は短辺部６２ａと長辺部６２ｂの裏面に剛性の高い平板からなる補強板６５ａ，６５ｂがそれぞれ接着されており、これらの補強板６５ａ，６５ｂによってそれぞれの形状が保持されている。そして、ＦＰＣ６２は前記ユニット本体６０に支持された状態では、短辺部６２ａは裏面が前記台座部６０ｄの先端面６０ｅに当接され、長辺部６０ｂは筒軸方向に沿って基端側にまで延長されて台座部６０ｄの上側の側面に当接されている。また、前記短辺部６０ａの裏面に接着された補強板６５ａの両側には両外側に向けてそれぞれ支持タブ６５ｃが突設されており、各支持タブ６５ｃには前記台座部６０ｄの挿通穴６０ｆに対応する位置に連結穴６５ｄが開口されている。

前記ベース７は樹脂成形によって形成されており、前記ＬＥＤユニット６のユニット本体６０の基端部６０ｂの内部に基端側から内挿可能とされている。このベース７は長さ方向、すなわちＬＥＤユニット６の筒軸方向に向けられた方向のほぼ中間位置に円形フランジ７１が設けられ、この円形フランジ７１よりも基端側がコネクタ部７２として構成され、当該円形フランジ７１よりも先端側には連結部７３とコネクタ電極支持部７４が構成されている。ベース７をＬＥＤユニット６のユニット本体６０に内挿したときには、前記円形フランジ７１はユニット本体６０の基端に当接され、前記連結部７３とコネクタ電極支持部７４はユニット本体６０内に内装され、コネクタ部７２はユニット本体６０の基端側から筒軸方向に突出した状態とされる。

前記ベース７の連結部７３は前記円形フランジ７１から先端方向に向けて突出された細長い２本の連結ロッド７５と、前記コネクタ電極支持部７４に隣接して上下位置に配設されたフックロッド７６とで構成されている。前記連結ロッド７５は前記ユニット本体６０の筒軸方向の長さにほぼ等しい長さに形成され、その先端部７５ａは細径に形成されている。そして、この連結ロッド７５は、ベース７がＬＥＤユニット６のユニット本体６０に内挿されたときにそれぞれの先端部７５ａが前記台座部６０ｄの挿通穴６０ｆを挿通され、さらに前記ＦＰＣ６２の補強板６５ａに設けた支持タブ６５ｃの連結穴６５ｄを筒軸方向に貫通されるようになっている。また、前記フックロッド７６は、ベース７がＬＥＤユニット６のユニット本体６０に内挿されたときに先端のフック部７６ａがユニット本体６０の内部に内径方向に突出形成した突起部６０ｉに係合してベース７をＬＥＤユニット６に係止するようになっている。

前記コネクタ電極支持部７４には３つのコネクタ電極７７が支持されている。各コネクタ電極７７は細長い金属片を板厚方向に曲げ加工してクランク状に形成されている。各コネクタ電極７７の図示左方向に向けられた当接部７７ａは板厚方向の弾性力が生じるように内側に向けて折り返されている。また、右方向に向けられた嵌合部７７ｂは板厚方向に折り返されて重ね合わせられた二枚構成とされている。さらに、この嵌合部７７ｂには、図示の下側の面に係止片７７ｃが切り起こされている。そして、嵌合部７７ｂは前記コネクタ電極支持部７４に設けた筒軸方向のスリット７４ａにベース７の先端側から内挿され、内挿されたときに前記係止片７７ｃがスリット７４ａの段部７４ｂに係止されることでコネクタ電極７７はコネクタ電極支持部７４に支持される。

前記コネクタ部７２は前記円形フランジ７１から筒軸方向の基端側に突出され、内部に矩形のキャビティ７２ａを形成している。そして、前記コネクタ電極支持部７４に支持された３つのコネクタ電極７７は、それぞれの嵌合部７７ｂがこのキャビティ７２ａ内においてキャビティ７２ａの開口に向けて突出した状態で支持されている。このキャビティ７２ａに対しては実施形態１で説明したと同様な外部コネクタが嵌合可能であり、当該外部コネクタが嵌合されたときにその外部コネクタ電極はキャビティ７２ａ内に突出支持されている前記コネクタ電極７７の嵌合部７７ｂに嵌合して電気接続される。

この実施形態２では、光源装置２Ａを組み立てる際には、コネクタ電極７７を支持させたベース７をＬＥＤユニット６のユニット本体６０に基端側から内挿する。この内挿によりベース７の２本のフックロッド７６のフック部７６ａがユニット本体６０の突起部６０ｉに係合し、ベース７はＬＥＤユニット６に一体化される。また、これと同時に、連結ロッド７５の先端部７５ａはユニット本体６０の台座部６０ｄの挿通穴６０ｆを挿通され、さらにＦＰＣ６２の補強板６５ａの連結穴６５ｄを貫通される。そして、この連結穴６５ｄを貫通された上で当該先端部７５ａが熱かしめ法等によってかしめ成形されるので、連結ロッド７５によってベース７はＬＥＤユニット６に連結されるとともに、ＦＰＣ６２はＬＥＤユニット６の台座部６０ｄに一体的に支持される。さらに、このようにベース７をユニット本体６０に内挿したときには、ベース７に支持した３つのコネクタ電極７７の当接部７７ａはＦＰＣ６２に設けた３つの給電パッド６４に当接され、相互に電気接続されることになる。

さらにこの実施形態２では、このようにして光源装置２Ａを組み立てた後にＬＥＤユニット６の先端側に光学キャップ８を装着する。この光学キャップ８は図６に示したように、基端部８０ａが円筒状で、先端部８０ｂが概ね円柱状をした導光体８０、すなわち透明樹脂等の透光材を有している。導光体８０の径寸法は前記ＬＥＤユニット６のユニット本体６０の先端部６０ａの径寸法にほぼ等しくされている。図７は光学キャップ８をＬＥＤユニット６に装着した状態の一部の拡大斜視図であり、光学キャップ８の導光体８０の基端部８０ａには円周複数箇所にそれぞれ２つのフック片８１が軸方向に突出されるとともに、各フック片８１の円周方向の間には当該ユニット本体６０の先端部６０ａの円周端面６０ｊに当接する当接片８２が突出形成されている。この光学キャップ８をＬＥＤユニット６に装着したときには、当接片８２はユニット本体６０の円周短面６０ｊに当接するとともに、各２つのフック片８１が記ユニット本体６０の先端部６０ａに設けた光学キャップ支持片６０ｈにそれぞれ係合される。これにより、光学キャップ８はユニット本体６０の先端部６０ａに同軸状態で一体的に支持される。

図８（ａ）は前記光学キャップ８の断面図であり、円筒状をした導光体８０の基端部８０ａはＬＥＤ６１を囲むようにＬＥＤユニット６に支持されている。円柱状に形成れた先端部８０ｂの基端面８０ｃは概ね円錐面に形成され、各ＬＥＤ６１から出射された光を平行光束として導光体８０の内部を軸線方向に沿って先端方向に導光させる。また、前記導光体８０の先端部８０ｂの中央先端面８０ｄは逆円錐状をしており、この中央先端面８０ｄを囲むように断面が三角形をした内輪先端面８０ｅと外輪先端面８０ｆが形成されている。これらの中央先端面８０ｄ、内輪先端面８０ｅ、外輪先端面８０ｆを備えることにより、基端面８０ｃから導光体８０の内部を軸方向に導光されてきた光は、各先端面８０ｄ，８０ｅ，８０ｆにおいてそれぞれ屈折され、あるいは内面反射されることによりＬＥＤ６１の光軸方向から円周方向にわたる広い領域に拡散されることになる。ここでは、各先端面８０ｄ，８０ｅ，８０ｆから出射される光が前記リフレクタ１２Ａのほぼ全面に向けられるように導光体８０が設計されているので、ヘッドランプやフォグランプに要求される照明範囲の広い配光特性での光照射が実現できることになる。

このように、ＬＥＤユニット６、ベース７、光学キャップ８が一体化された実施形態２の光源装置２Ａは、図５に示したように、ＬＥＤユニット６をリフレクタ１２Ａの光源取付穴１３Ａに内装することでバヨネット構造によってリフレクタ１２Ａに装着されることになる。すなわち、小径の先端部６０ａにガスケットリング６６を嵌合し、ＬＥＤユニット６の大径の基端部６０ｂの先端側の端面がリフレクタ１２Ａの背面に当接するまで当該先端部６０ａをリフレクタ１２Ａの光源取付穴１３Ａに内挿し、その上で所定角度だけ回転操作することによりバヨネット片６０ｇが光源取付穴１３Ａの内縁部に係合され、バヨネット構造での装着が可能とされる。この状態ではＬＥＤユニット６の大部分はリフレクタ１２Ａの背面側に露呈される。しかる上で、光源装置２Ａの真後ろ側からベース７のコネクタ部７２に外部コネクタを嵌合することにより、実施形態１と同様に、コネクタ電極７７は外部コネクタの外部コネクタ電極に電気接続され、外部コネクタからの外部電力がコネクタ電極７７にまで給電され、さらにこの電力はコネクタ電極７７の当接部７７ａに接している給電パッド６４にまで給電される。これにより、ＬＥＤ６１はＦＰＣ６２の導電回路パターンを通して給電され、発光されることになる。ＬＥＤ６１で発光されて出射された光は光学キャップ８の導光体８０内を導光され、各先端面８０ｄ，８０ｅ，８０ｆから拡散光として出射される。光学キャップ８を備えることにより、出射された光はリフレクタ１２Ａのほぼ全面に投射され、それぞれ所定の方向に向けて反射されるため、ヘッドランプまたはフォグランプに要求される所要の配光での光照射が行われる。

この実施形態２の光源装置２Ａでは、ＬＥＤ６１が発光したときに発生する熱はＦＰＣ６２および補強板６５ａ，６５ｂを介してユニット本体６０に伝熱される。ユニット本体６０はＡＤＣで構成されているので伝熱性が高く、伝熱された熱は直ちにユニット本体６０の全域にまで伝熱され、かつそれぞれ放熱されるのでＬＥＤ６１の放熱効果が高められる。特に、ユニット本体６０の外周はリフレクタ１２Ａの背面側に露呈された上で複数の放熱フィン６０ｃが形成されているので、実施形態１に比較して放熱効果を高めることができる。ＬＥＤユニット６の給電パッド６４に電気接続するためのコネクタ電極７７は独立した金属片で形成されているが、コネクタ電極７７を支持しているベース７は絶縁性のある樹脂で形成されているので、コネクタ電極７７がベース７やＬＥＤユニット６に対して電気的な短絡が生じることはない。したがって、コネクタ電極７７を絶縁するためのインシュレータ等は不要であり、光源装置２Ａの組み立てを容易に行うことができる。

実施形態２では、ベース７とＬＥＤユニット６を一体化する際にベース７の連結ロッド７５の先端部７５ａをかしめ成形しているので、メンテナンスや交換時には、光源装置２Ａの全体をリフレクタ１２Ａから取り外すことになる。このときには、光源装置２Ａを軸回りに所定角度だけ回転操作することで、バヨネット構造によるリフレクタ１２Ａとの結合が解除され光源取付穴１３Ａから光源装置２Ａを取り外し、交換することができる。なお、連結ロッド７５の先端部７５ａを圧入により結合するスナップ構造あるいはファスナ構造としておけば、光源装置２Ａをリフレクタ１２Ａから取り外した後に、当該連結ロッド７５のファスナ構造の係合を解除し、同時にフックロッド７６におけるＬＥＤユニット６との係合を解除することでＬＥＤユニット６をベース７から取り外し、ＬＥＤユニット６のみを交換することも可能である。さらに、ＬＥＤユニット６からＦＰＣ６２のみを取り外して交換することも可能である。

さらに、この光源装置２Ａでは光学キャップ８を交換することも可能である。光学キャップ８に設けたフック片８１と、ＬＥＤユニット６のユニット本体６０の光学キャップ支持片６０ｈとの係合を解除することで光学キャップ８をＬＥＤユニット６から取り外し、異なる構成の光学キャップに交換することができる。例えば、図８（ｂ），（ｃ）に示すような先端面の形状が異なる光学キャップ８Ａ，８Ｂに交換することができる。図８（ｂ）の光学キャップ８Ａは、基本的には図８（ａ）の光学キャップ８と同じ構成であるが、外輪先端面８０ｇの断面形状を変更したものである。ここでは外輪先端面８０ｇは外周面が円筒面となり、内周面が鋭角円錐面となるように形成したものである。このように外輪先端面８０ｇを形成することによってさらに広い角度で光を拡散させることができる。図８（ｃ）の光学キャップ８Ｂは、基端面８０ｈが各ＬＥＤ６１に対向させた凸状球面に形成され、先端面は凸状球面をした中央先端面８０ｉと、円錐面をした周縁先端面８０ｊとして形成されたている。また、導光体８０の先端部８０ｂの長さ方向の中間部が若干細径に形成されている。これにより基端部８０ａから導光体８０の内部導光される光の光束密度を高め、光度の高い拡散光を形成することができる。また、光学キャップ８を取着しないことも可能である。

実施形態１，２ではＬＥＤユニットのＦＰＣの表面に設けた給電パッドに、当該表面側からコネクタ電極を接触させる構造としているが、コネクタ電極は、例えば図９に実施形態２の変形例を示すように、給電パッド６４を設けたＦＰＣ６２の端部を挟み込むような構造にしてもよい。すなわち、コネクタ電極７７の当接部７７ａをコ字状に曲げ形成して、当該当接部７７ａに所要の間隔で対向する対向部７７ｄを形成することにより、ＦＰＣ６２の端部をこれら対向部７７ｄと当接部７７ａで挟持することができ、給電パッド６４に対する電気接続状態を安定なものにすることができる。この構成は、特に、実施形態２のようにＬＥＤユニット６に対して筒軸方向からベース７が結合される構成の場合には、このような構成を採用することで給電パッド６４とコネクタ電極７７との電気接続を安定かつ高い信頼性のものにすることができる。

実施形態１，２ではＬＥＤユニットのユニット本体をＡＤＣで形成しているが、熱伝導率の高い放熱性に優れた他の金属材料で構成してもよい。一方、ベースはコネクタ電極に対する電気絶縁性を有する材料であればナイロン以外の樹脂、あるいはその他の材料で構成してもよい。

また、実施形態１ではベースをリフレクタに対してバヨネット構造で取り付けており、実施形態２ではＬＥＤユニットをリフレクタに対してバヨネット構造で取り付けているが、それぞれを別の取付構造としてもよい。例えば、ネジによる取付、フックやバネによる取付構造であってもよい。また、実施形態１の場合にはベースの表面に金属めっきを施し、ＬＥＤユニットから伝達された熱をベースの表面から放熱し易くするようにしてもよい。

前記実施形態１，２ではＦＰＣにチップ型のＬＥＤを搭載した例を示しているが、ディスクリート型のＬＥＤであってもよく、あるいはＬＥＤ以外の半導体発光素子を搭載した光源装置であってもよい。また、ＦＰＣは実施形態１に示したメタルベースＦＰＣや実施形態２に示した補強板を有するＦＰＣに限られるものではなく、通常のＰＣＢ（プリント回路基板）で構成されていてもよい。

実施形態１，２では本発明をクリアランスランプ、ヘッドランプ、フォグランプの光源装置に適用した例を示したが、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とするランプの光源装置であれば、テールランプ（ストップランプ、バックアップランプを含む）、ＤＲＬ（デイタイム・ランニング・ランプ）やＴＳＬ（ターン・シグナル・ランプ）等の他のランプの光源装置として構成することが可能であることは言うまでもない。

本発明は半導体発光素子を光源とするランプの光源装置に採用することが可能である。

１ ランプハウジング
２，２Ａ 光源装置
３ ＬＥＤユニット（実施形態１）
４ ベース（実施形態１）
５ 外部コネクタ
６ ＬＥＤユニット（実施形態２）
７ ベース（実施形態２）
８ 光学キャップ
１２，１２Ａ リフレクタ
１３，１３Ａ 光源取付穴
３０，６０ ユニット本体
３１，６１ ＬＥＤ
３７，６２ ＦＰＣ（発光モジュール）
３９，６４ 給電パッド
４２，７２ コネクタ部
４３，７７，７７Ａ コネクタ電極
７５ 連結ロッド
７６ フックロッド
ＨｉＬ ハイビームランプユニット
ＬｏＬ ロービームランプユニット
ＣＬＬ クリアランスランプ

Claims (6)

1. 半導体発光素子を含む発光モジュールを搭載したユニット本体を備える発光素子ユニットと、外部電源の電力を前記発光素子に給電するためのコネクタ部を備えるベースとを一体的に構成した光源装置であって、前記光源装置は、灯具のリフレクタへ装着可能であり、前記ユニット本体は前記ベースよりも伝熱性の高い材料で形成され、前記ベースは絶縁材料で形成され、前記発光素子ユニットと前記ベースを一体的に構成した状態で前記コネクタ部が前記発光モジュールに電気接続され、前記光源装置を前記リフレクタに装着した状態では前記リフレクタの背面側に前記ユニット本体の一部が露呈されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記発光素子ユニットは前記発光モジュールに電気接続された給電パッドを備え、前記発光素子ユニットと前記ベースが一体化されたときに前記コネクタ部が前記給電パッドに電気接触する構成であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記発光素子ユニットと前記ベースは前記半導体発光素子の発光光軸の方向に向けて一体化が可能であり、前記コネクタ部は前記発光光軸の方向またはこれと交差する方向から前記外部電源が接続される構成であることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記ベースは前記灯具に装着可能であり、前記発光素子ユニットは当該ベースに装着可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記発光素子ユニットは灯具に装着可能であり、前記ベースは当該発光素子ユニットに装着可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記灯具は車両に用いられ、前記発光素子ユニットは前記半導体発光素子から出射した光を導光し、導光した光を所要の領域に向けて出射する導光体からなる光学キャップが装着可能であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光源装置を装着した車両用灯具。
   
   

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