JP2016103315A

JP2016103315A - 車両用照明装置

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Publication number: JP2016103315A
Application number: JP2014239580A
Authority: JP
Inventors: 寛光白石; Hiromitsu Shiraishi
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: US20160153636A1; US10260703B2; EP3026329A1; CN205090290U; EP3026329B1; JP6464697B2

Abstract

【課題】給電端子の保持部から露出する部分と、本体部との間の絶縁性を向上させることができる車両用照明装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る車両用照明装置は、第１の端部と第２の端部との間を貫通する孔を有し、少なくとも前記孔の近傍が導電性を有する本体部と；前記本体部の前記第１の端部に設けられ、発光素子を有する発光モジュールと；前記本体部の前記孔の内部に設けられ、絶縁性を有し、前記第２の端部側の端部が前記孔の周縁よりも突出した保持部と；一端が前記発光モジュールに電気的に接続され、導電性を有し、前記保持部の内部を延びる給電端子と；を具備している。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、車両用照明装置に関する。

熱伝導率の高い材料から形成された本体部と、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）が設けられた基板と、発光ダイオードに電気的に接続された給電端子と、を備えた車両用照明装置がある。
ここで、熱伝導率の高い材料は、導電性を有する場合がある。そのため、熱伝導率の高い材料から形成された本体部が導電性を有する場合がある。
本体部が導電性を有している場合、本体部と給電端子とが接触すると短絡が生ずることになる。
そのため、本体部と給電端子との間に、絶縁性を有する材料から形成された保持部が設けられている。
ところが、給電端子の発光ダイオード側とは反対側の端部は、ソケットと電気的に接続させるため保持部から露出している。
そのため、給電端子の保持部から露出している部分と、本体部との間の絶縁性を向上させることができる車両用照明装置の開発が望まれていた。

特開２０１４−１２０４４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、給電端子の保持部から露出する部分と、本体部との間の絶縁性を向上させることができる車両用照明装置を提供することである。

実施形態に係る車両用照明装置は、第１の端部と第２の端部との間を貫通する孔を有し、少なくとも前記孔の近傍が導電性を有する本体部と；前記本体部の前記第１の端部に設けられ、発光素子を有する発光モジュールと；前記本体部の前記孔の内部に設けられ、絶縁性を有し、前記第２の端部側の端部が前記孔の周縁よりも突出した保持部と；一端が前記発光モジュールに電気的に接続され、導電性を有し、前記保持部の内部を延びる給電端子と；を具備している。

本発明の実施形態によれば、給電端子の保持部から露出する部分と、本体部との間の絶縁性を向上させることができる車両用照明装置を提供することができる。

本実施形態に係る車両用照明装置１を例示するための模式斜視図である。本体部１０の模式斜視図である。発光モジュール２０の模式斜視図である。ソケット３０の模式斜視図である。給電部４０を例示するための模式断面図である。

実施形態に係る発明は、第１の端部と第２の端部との間を貫通する孔を有し、少なくとも前記孔の近傍が導電性を有する本体部と；前記本体部の前記第１の端部に設けられ、発光素子を有する発光モジュールと；前記本体部の前記孔の内部に設けられ、絶縁性を有し、前記第２の端部側の端部が前記孔の周縁よりも突出した保持部と；一端が前記発光モジュールに電気的に接続され、導電性を有し、前記保持部の内部を延びる給電端子と；を具備した車両用照明装置である。
この車両用照明装置によれば、給電端子の保持部から露出する部分と、本体部との間の絶縁性を向上させることができる。

前記保持部の前記第２の端部側の端部には凹部が設けられているようにすることができる。
この様にすれば、給電端子と孔の周縁との間において、保持部の表面に沿った最短距離（沿面距離）を長くすることができる。そのため、絶縁性をさらに向上させることができる。
また、保持部を本体部に取り付ける際にゴミが発生したとしても、ゴミが凹部の内部に到達しにくくなる。

前記給電端子は、前記凹部の底面から突出しているようにすることができる。
この様にすれば、沿面距離をさらに長くすることができる。

前記本体部は、高熱伝導性樹脂を含むものとすることができる。
この様にすれば、車両用照明装置の軽量化を図ることができる。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施の形態に係る車両用照明装置１は、例えば、自動車に設けられるフロントコンビネーションライト、リアコンビネーションライト（ストップランプ、テールランプ、ターンシグナル、フォグランプなど）などに用いることができる。
ただし、車両用照明装置１の用途は、例示をしたものに限定されるわけではなく、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用照明装置に広く用いることができる。

図１は、本実施形態に係る車両用照明装置１を例示するための模式斜視図である。
図２は、本体部１０の模式斜視図である。
図３は、発光モジュール２０の模式斜視図である。
図４は、ソケット３０の模式斜視図である。
図１に示すように、車両用照明装置１には、本体部１０、発光モジュール２０、ソケット３０、および給電部４０が設けられている。

図１または図２に示すように、本体部１０には、収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３が設けられている。

収納部１１は、円筒状を呈し、フランジ部１２の一方の面から突出している。収納部１１の内部には、凹部１１ａが設けられている。
基板２１は、凹部１１ａの底面の上に設けられている。基板２１の発光部２２が設けられる側とは反対の側の面は、凹部１１ａの底面と接触している。
また、複数の給電端子４１が、凹部１１ａの底面から突出している。複数の給電端子４１は、凹部１１ａの底面とは接触していない。

収納部１１の側壁には、複数の凸部１１ｂが設けられている。複数の凸部１１ｂは、例えば、車両用照明装置１を図示しない灯具などに取り付ける際に、灯具側の取付部材と協働して図示しない灯具などに車両用照明装置１を保持させる。
また、複数の凸部１１ｂとフランジ部１２との間には、ゴムやシリコーンなどの材料からなるシール部材を設けることもできる。

フランジ部１２は、円板状を呈し、一方の面には収納部１１が設けられ、他方の面にはフィン１３が設けられている。
フィン１３は、フランジ部１２の面から突出して複数設けられている。複数のフィン１３は、板状を呈し、放熱フィンとして機能する。

ここで、本体部１０は、発光モジュール２０を収納する機能と、発光モジュール２０において発生した熱を車両用照明装置１の外部に放出する機能とを有する。
そのため、熱を外部に放出することを考慮して、収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３を熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。
また、車両用照明装置１は、軽量となるようにすることが好ましい。
そのため、収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３は、高熱伝導性樹脂から形成することが好ましい。
高熱伝導性樹脂は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い炭素や酸化アルミニウム等からなる繊維や粒子を混合させたものである。
この場合、収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３を一体成形することができる。
なお、収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３を別々に形成し、これらを接合することもできる。収納部１１、フランジ部１２、およびフィン１３を別々に形成する場合には、これらを同じ材料から形成することもできるし、これらを異なる材料から形成することもできる。

図３に示すように、発光モジュール２０には、基板２１、発光部２２、制御素子２３、および配線パターン２４が設けられている。

基板２１は、本体部１０の収納部１１の内部に設けられている。
基板２１は、板状を呈し、表面に配線パターン２４が設けられている。
基板２１の材料や構造には特に限定はない。例えば、基板２１は、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどの無機材料（セラミックス）、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板２１は、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものから形成することもできる。なお、金属板の表面を絶縁材料で被覆する場合には、絶縁材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。

発光部２２の発熱量が多い場合には、放熱の観点から熱伝導率の高い材料を用いて基板２１を形成することが好ましい。熱伝導率の高い材料としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス、高熱伝導性樹脂、金属板の表面を絶縁材料で被覆したものなどを例示することができる。
また、基板２１は、単層であってもよいし、多層であってもよい。

発光部２２は、基板２１の表面に設けられた配線パターン２４の上に複数実装されている。
発光部２２には、発光素子２２ａ、外囲器２２ｂ、リード２２ｃおよび封止部２２ｄが設けられている。
発光素子２２ａは、外囲器２２ｂに設けられた凹部２２ｂ１の内部に設けられている。発光素子２２ａは、凹部２２ｂ１の内部に露出するリード２２ｃに電気的に接続されている。
発光素子２２ａは、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどとすることができる。
発光素子２２ａの光の出射面である上面は、車両用照明装置１の正面側に向けられており、主に、車両用照明装置１の正面側に向けて光を出射する。

外囲器２２ｂは、例えば、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）やＰＣ（polycarbonate）などの樹脂や、セラミックスなどから形成することができる。
また、外囲器２２ｂの材料を樹脂とする場合には、酸化チタンなどの粒子を混合して、発光素子２２ａから出射した光に対する反射率を向上させるようにすることができる。
なお、酸化チタンの粒子に限定されるわけではなく、発光素子２２ａから出射した光に対する反射率が高い材料からなる粒子を混合させるようにすればよい。
また、外囲器２２ｂは、例えば、白色の樹脂から形成することもできる。

外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１の側壁面は斜面となっている。発光素子２２ａから出射した光の一部は、外囲器２２ｂの側壁面で反射されて、車両用照明装置１の正面側に向けて出射される。
また、発光素子２２ａから車両用照明装置１の正面側に向けて出射された光の一部であって封止部２２ｄの上面（封止部２２ｄと外気との界面）で全反射した光は、外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１の側壁面で反射して、再び車両用照明装置１の正面側に向けて照射される。

すなわち、外囲器２２ｂは、リフレクタの機能を併せ持つものとすることができる。なお、外囲器２２ｂの形態は、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

リード２２ｃの一方の端部側は、外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１の内部に露出している。リード２２ｃの他方の端部側は、外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１が開口する側とは反対の側の面（下面）に向けて折り曲げられている。リード２２ｃは、例えば、Ｊベンド型のリードとすることができる。
リード２２ｃの凹部２２ｂ１の内部に露出する部分は、発光素子２２ａと電気的に接続されている。
リード２２ｃの外囲器２２ｂの下面に向けて折り曲げられている部分は、配線パターン２４と電気的に接続されている。
そのため、発光素子２２ａは、リード２２ｃを介して配線パターン２４と電気的に接続されている。

封止部２２ｄは、外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１に設けられている。封止部２２ｄは、凹部２２ｂ１の内部を覆うように設けられている。すなわち、封止部２２ｄは、凹部２２ｂ１の内部に設けられ、発光素子２２ａと、リード２２ｃの一方の端部側を覆っている。

封止部２２ｄは、透光性を有する材料から形成されている。封止部２２ｄは、例えば、シリコーン樹脂などから形成することができる。
封止部２２ｄは、例えば、外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１に樹脂を充填することで形成することができる。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。

外囲器２２ｂの凹部２２ｂ１に樹脂を充填すれば、発光素子２２ａなどに対する外部からの機械的な接触を抑制することができる。また、ガスや水分などが、発光素子２２ａなどに付着することを抑制することができる。そのため、車両用照明装置１に対する信頼性を向上させることができる。

また、封止部２２ｄには、蛍光体を含めることができる。蛍光体は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体）とすることができる。
例えば、発光素子２２ａが青色発光ダイオード、蛍光体がＹＡＧ系蛍光体である場合には、発光素子２２ａから出射した青色の光によりＹＡＧ系蛍光体が励起され、ＹＡＧ系蛍光体から黄色の蛍光が放射される。そして、青色の光と黄色の光が混ざり合うことで、白色の光が車両用照明装置１から出射される。なお、蛍光体の種類や発光素子２２ａの種類は例示をしたものに限定されるわけではなく、車両用照明装置１の用途などに応じて所望の発光色が得られるように適宜変更することができる。

図３に例示をした発光部２２は、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型であるが、発光部２２の形態はこれに限定されるわけではない。
例えば、発光部２２は、配線パターンの上に実装された発光素子２２ａと、発光素子２２ａを囲む環状のリフレクタと、環状のリフレクタの内部に設けられた封止部２２ｄと、を有するものであってもよい。
すなわち、ＣＯＢ（Chip on Board）方式を用いて、発光素子２２ａが配線パターン２４の上に実装されるようにしてもよい。
また、発光部２２の数や配設形態なども例示をしたものに限定されるわけではなく、車両用照明装置１の用途などに応じて適宜変更することができる。

制御素子２３は、配線パターン２４の上に実装されている。
制御素子２３は、発光素子２２ａに流れる電流を制御する。すなわち、制御素子２３は、発光素子２２ａの発光を制御する。
制御素子２３の数や大きさなどは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子２２ａの数や仕様などに応じて適宜変更することができる。

配線パターン２４は、基板２１の少なくとも一方の表面に設けられている。
配線パターン２４は、基板２１の両方の面に設けることもできるが、製造コストを低減させるためには、基板２１の一方の面に設けるようにすることが好ましい。
配線パターン２４には、入力端子２４ａが設けられている。
入力端子２４ａは、複数設けられている。入力端子２４ａには、給電端子４１が電気的に接続されている。そのため、発光素子２２ａは、配線パターン２４を介して、給電端子４１と電気的に接続されている。
その他、必要に応じて、図示しない回路部品などを適宜設けることができる。図示しない回路部品は、例えば、配線パターン２４の上に実装することができる。

図４に示すように、ソケット３０には、本体部３０ａ、めす型端子３０ｂ、および配線３０ｃが設けられている。
本体部３０ａは、樹脂などの絶縁材料から形成されている。本体部３０ａの側壁には、凸部３０ａ１が設けられている。本体部１０に設けられた凹部に凸部３０ａ１を嵌め合わせることで、ソケット３０が本体部１０に保持される。

めす型端子３０ｂは、本体部３０ａの内部を延びている。
めす型端子３０ｂの一方の端部は、本体部３０ａの一方の端面に露出している。本体部３０ａの一方の端面に露出しているめす型端子３０ｂの端部には、給電端子４１が嵌め合わされる。
めす型端子３０ｂの他方の端部には、配線３０ｃが電気的に接続されている。
配線３０ｃには、図示しない電源などが電気的に接続される。
そのため、ソケット３０を給電端子４１に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子２２ａとが電気的に接続される。
ソケット３０は、例えば、接着剤などを用いて本体部１０側の要素に接合することができる。

次に、給電部４０について説明する。
図５は、給電部４０を例示するための模式断面図である。
なお、図５は、図１におけるＡ−Ａ線を含む断面を表す図である。
図５に示すように、給電部４０には、給電端子４１および保持部４２が設けられている。
給電端子４１は、複数設けられている。
給電端子４１は、線状を呈し、金属などの導電性材料から形成されている。
複数の給電端子４１は、保持部４２を貫通して延びている。
給電端子４１の入力端子２４ａ側の端部は、保持部４２の入力端子２４ａ側の端部４２ａから突出している。保持部４２の端部４２ａから突出した給電端子４１は、凹部１１ａの底面から突出し、入力端子２４ａと電気的に接続される。
給電端子４１のソケット３０側の端部は、保持部４２のソケット３０側の端部４２ｂから突出している。保持部４２の端部４２ｂから突出した給電端子４１は、めす型端子３０ｂと嵌め合わされる。
２つの給電端子４１を例示したが、給電端子４１の数や形状などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

前述した様に、本体部１０は、高熱伝導性樹脂から形成することが好ましい。
高熱伝導性樹脂には、炭素からなる繊維や粒子を樹脂に混合させたものがある。そのため、高熱伝導性樹脂には導電性を有するものがある。
導電性を有する高熱伝導性樹脂を用いる場合には、本体部１０と、給電端子４１とが接触すると短絡が生ずることになる。
そのため、本体部１０と給電端子４１との間に、絶縁性を有する材料から形成された保持部４２が設けられている。

また、保持部４２は、本体部１０に設けられた孔１０ａの内部に設けられている。
孔１０ａは、本体部１０の発光モジュール２０が設けられる側の端部１０ｂ（第１の端部の一例に相当する）と、ソケット３０が設けられる側の端部１０ｃ（第２の端部の一例に相当する）との間を貫通している。
また、車両用照明装置１の使用環境は、−４０℃〜８５℃である。そのため、本体部１０の材料である高熱伝導性樹脂の線膨張係数と、保持部４２の材料である樹脂の線膨張係数とがなるべく近い値となることが好ましい。この様にすれば、車両用照明装置１が、温度変化の大きな環境において用いられたとしても、本体部１０と保持部４２との間に発生する熱応力を低減させることができる。
この場合、高熱伝導性樹脂に含まれる樹脂を用いて保持部４２を形成することができる。
例えば、高熱伝導性樹脂が炭素からなる繊維や粒子をＰＥＴに混合させたものである場合には、ＰＥＴを用いて保持部４２を形成することができる。

ここで、ソケット３０のめす型端子３０ｂと嵌め合わせるために、給電端子４１のソケット３０側の端部は、保持部４２から露出している。
この場合、給電端子４１と本体部１０との沿面距離が短くなると、給電端子４１と本体部１０との短絡が生じ易くなる。
そのため、保持部４２のソケット３０側の端部４２ｂは、本体部１０の孔１０ａの周縁から突出している。
保持部４２の端部４２ｂが、本体部１０の孔１０ａの周縁から突出していれば、給電端子４１と孔１０ａの周縁との間において、保持部４２の表面に沿った最短距離（沿面距離）を長くすることができる。
本発明者の得た知見によれば、端部４２ｂの突出寸法Ｌ１を、０．５ｍｍ以上とすれば、車両用照明装置１にとって充分な絶縁性を確保することができる。
また、給電端子４１と孔１０ａの周縁との間において、保持部４２の表面に沿った最短距離（沿面距離）を１ｍｍ以上とすれば、車両用照明装置１にとって充分な絶縁性を確保することができる。

また、保持部４２のソケット３０側の端部４２ｂには、凹部４２ｂ１を設けることができる。
そして、給電端子４１が、凹部４２ｂ１の内部に設けられるようにすることができる。この場合、給電端子４１は、凹部４２ｂ１の底面４２ｂ２から突出させることができる。この様にすれば、給電端子４１と孔１０ａの周縁との間において、保持部４２の表面に沿った最短距離（沿面距離）をさらに長くすることができる。

ここで、保持部４２を本体部１０に取り付ける際には、孔１０ａの発光モジュール２０側の端部から保持部４２が挿入される。
本体部１０の材料である高熱伝導性樹脂は脆いので、保持部４２を孔１０ａに挿入すると、高熱伝導性樹脂が欠けるなどして導電性を有するゴミが発生するおそれがある。
導電性を有するゴミが、給電端子４１と孔１０ａの周縁との間に付着すると、導電性を有するゴミを介して、給電端子４１と本体部１０とが短絡しやすくなる。
保持部４２の端部４２ｂに凹部４２ｂ１が設けられていれば、発生したゴミは、凹部４２ｂ１の縁を回り込まなければ凹部４２ｂ１の内部に到達することができない。
そのため、導電性を有するゴミが凹部４２ｂ１の内部に入りにくくすることができる。

また、保持部４２の断面寸法（給電端子４１が延びる方向に直交する方向における断面寸法）が、端部４２ｂ側になるに従い漸減するようにすることができる。
例えば、端部４２ｂの断面寸法が、端部４２ａの断面寸法よりも短くなるようにすることができる。
すなわち、保持部４２は、テーパ状を呈するものとすることが好ましい。
本発明者の得た知見によれば、保持部４２のテーパ角度は１°以上とすることが好ましい。
保持部４２のテーパ角度を１°以上とすれば、保持部４２を孔１０ａに挿入した際に発生するゴミの量を低減させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１車両用照明装置、１０本体部、１０ａ孔、１０ｂ端部、１０ｃ端部、１１収納部、１２フランジ部、１３フィン、２０発光モジュール、２１基板、２２発光部、２２ａ発光素子、２３制御素子、２４配線パターン、２４ａ入力端子、３０ソケット、３０ａ本体部、３０ｂめす型端子、３０ｃ配線、４０給電部、４１給電端子、４２保持部、４２ａ端部、４２ｂ端部、４２ｂ１凹部、４２ｂ２底面

Claims

第１の端部と第２の端部との間を貫通する孔を有し、少なくとも前記孔の近傍が導電性を有する本体部と；
前記本体部の前記第１の端部に設けられ、発光素子を有する発光モジュールと；
前記本体部の前記孔の内部に設けられ、絶縁性を有し、前記第２の端部側の端部が前記孔の周縁よりも突出した保持部と；
一端が前記発光モジュールに電気的に接続され、導電性を有し、前記保持部の内部を延びる給電端子と；
を具備した車両用照明装置。
前記保持部の前記第２の端部側の端部には凹部が設けられている請求項１記載の車両用照明装置。
前記給電端子は、前記凹部の底面から突出している請求項２記載の車両用照明装置。
前記本体部は、高熱伝導性樹脂を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用照明装置。