JP2016143634A - Ｌｅｄモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】回転方向及び引張方向の応力に対して強固に取り付けることができるとともに、小型・軽量化と放熱性の向上を図ることができるＬＥＤモジュールを提供すること。【解決手段】電子部品２，３が実装された第１印刷回路基板４を保持するハウジング５と、ＬＥＤ６が実装された第２印刷回路基板７を保持するキャップ８と、前記第２印刷回路基板７の熱を放熱させるヒートシンク９と、備えるＬＥＤモジュール１において、前記ヒートシンク９を中心としてこれの両側に前記ハウジング５と前記キャップ８をスナップフィット５ｂ，８ａによって固定するとともに、前記第２印刷回路基板７を伝熱パテ１１を介して前記ヒートシンク９に密着させる。【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤモジュールに関するものである。

近年、発光効率が高くて寿命が長いＬＥＤが車両用灯具等の光源として用いられるようになってきている。車両用灯具等に用いられるＬＥＤ光源として、特許文献１には図７に示すものが提案されている。

即ち、図７は特許文献１において提案されたＬＥＤ光源の縦断面図であり、図示のＬＥＤ光源１０１においては、台座１０２ａを有するハウジング１０２が設けられ、このハウジング１０２の台座１０２ａから一体に延出する円筒状の中空コア１０２ｂの内部には、銅等の電熱性材料から成る円柱状の中央伝熱体１０３が圧入によって挿入されている。そして、ハウジング１０２の台座１０２ａには、円板状の第１印刷回路基板１０４が位置決めされ、中央伝熱体１０３の上端部には、同じく円板状の第２印刷回路基板１０５が嵌装されており、この第２印刷回路基板１０５には、光源である不図示のＬＥＤが実装されている。

又、ハウジング１０２の台座１０２ａには、ヒートシンク１０６が伝熱パテ１０７を介して第１印刷回路基板１０４に熱的に接触する状態で取り付けられている。具体的には、ヒートシンク１０６は、これの外周に形成された複数のフィンガ部１０６ａを折り曲げることによってハウジング１０２の台座１０２ａに取り付けられている。

そして、ハウジング１０２の上端面には、第２印刷回路基板１０５が銅製のワッシャ１０８によって位置決めされ、第２印刷回路基板は、スレッドフォーミングスクリューによって中央伝熱体に固定されており、第２印刷回路基板１０５は、キャップ１０９によって覆われている。ここで、第１印刷回路基板１０４と第２印刷回路基板１０５とは、複数の細い導電体（不図示）によって電気的に接続されている。

特開２００５−３２２６４３号公報

しかしながら、特許文献１において提案された図７に示すＬＥＤ光源１０１においては、ハウジング１０２の台座１０２ａとヒートシンク１０６との固定を、ヒートシンク１０６に形成された複数のフィンガ部１０６ａを折り曲げることによって行うようにしているため、当該ＬＥＤ光源１０１を車両用灯具等に取り付ける際に作用する回転方向及び引張方向の大きな応力によってハウジング１０２とヒートシンク１０６が相対移動し、これらを強固に保持することができないという問題がある。

又、第１印刷回路基板１０４と第２印刷回路基板１０５の位置決め固定に多くの部品を要するため、構造が複雑化し、ＬＥＤ光源１０１の小型化と軽量化が困難であるという問題もある。

更に、ＬＥＤによって発熱する第２印刷回路基板１０５の熱は、中央伝熱体１０３や不図示の細い導電体を介してヒートシンク１０６に伝えられるため、ＬＥＤの放熱性が悪く、ＬＥＤの発光効率や寿命の低下を招くという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、回転方向及び引張方向の応力に対して強固に取り付けることができるとともに、小型・軽量化と放熱性の向上を図ることができるＬＥＤモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
電子部品が実装された第１印刷回路基板を保持するハウジングと、
ＬＥＤが実装された第２印刷回路基板を保持するキャップと、
前記第２印刷回路基板の熱を放熱させるヒートシンクと、
を備えるＬＥＤモジュールにおいて、
前記ヒートシンクを中心としてこれの両側に前記ハウジングと前記キャップをスナップフィットによって固定するとともに、
前記第２印刷回路基板を伝熱パテを介して前記ヒートシンクに密着させたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ハウジングの前記第１印刷回路基板を保持する保持部に、前記第１印刷回路基板を位置決めする位置決めピンを設け、
前記キャップの前記第２印刷回路基板を保持する保持部に、前記第２印刷回路基板を位置決めする位置決めピンを設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ヒートシンクの外周に複数のフィンを形成し、該フィンを前記ハウジングの外周に形成された複数の嵌合溝にそれぞれ嵌合させたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ヒートシンクに凸部を形成し、該凸部の内部に、前記第１印刷回路基板に実装された電子部品を収納したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ハウジングに組み込まれた端子を前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板に貫通させ、該端子によって前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板の位置決めと導通を行うことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ヒートシンクを中心としてこれの両側にハウジングとキャップをスナップフィットによって固定するようにしたため、ハウジングとキャップがヒートシンクにワンタッチで簡単に固定される。そして、ハウジングとキャップがヒートシンクに対してスナップフィットによって回転方向及び引張方向に固定されるため、当該ＬＥＤモジュールを車両用灯具等に組み付ける際に発生する回転方向及び引張方向の大きな応力によってもハウジングとキャップがヒートシンクに対して相対移動することがなく、これらがヒートシンクに確実に組付保持される。

又、熱源であるＬＥＤを実装する第２印刷回路基板が伝熱パテを介してヒートシンクに直接密着するため、第２印刷回路基板からヒートシンクへの伝熱経路が短縮され、第２印刷回路基板からヒートシンクへの熱伝導が促進されて放熱性が高められ、ＬＥＤが効率良く冷却されてその発光効率と寿命の低下が防がれる。

請求項２記載の発明によれば、第１印刷回路基板と第２印刷回路基板は、ハウジングの保持部とキャップの保持部にそれぞれ設けられた位置決めピンによって位置決めされるため、これらを位置決めするための部品が不要となり、当該ＬＥＤモジュールの構造が単純化されて小型化と軽量化を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、ヒートシンクの外周に複数のフィンを形成し、該フィンをハウジングの外周に形成された複数の嵌合溝にそれぞれ嵌合させることによって、ハウジングとヒートシンクの相対回転が規制されて両者が回転方向に確実に固定される。

請求項４記載の発明によれば、ヒートシンクに凸部を形成し、該凸部の内部に、第１印刷回路基板に実装された電子部品を収納したため、電子部品の実装スペースが確保されてＬＥＤモジュールの小型化が図られるとともに、凸部によってヒートシンクの伝熱面積が増えるため、その放熱性が高められる。

請求項５記載の発明によれば、ハウジングに組み込まれた端子を第１印刷回路基板と第２印刷回路基板に貫通させたため、第１印刷回路基板と第２印刷回路基板の位置決めと導通が端子によって確実になされる。

本発明に係るＬＥＤモジュールの分解斜視図である。 本発明に係るＬＥＤモジュールの斜視図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）はヒートシンクの斜視図、（ｂ）は第２印刷回路基板を保持するキャップをヒートシンクに組み付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は同底面図である。 図４（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）はハウジングの斜視図、（ｂ）はハウジングに第１印刷回路基板を組み付けた状態を示す斜視図、（ｃ）はヒートシンクにハウジングを組み付けるとともに、ヒートシンクの突部に第１印刷回路基板を密着させた状態を示す斜視図である。 特許文献１において提案されたＬＥＤ光源の縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＬＥＤモジュールの分解斜視図、図２は同ＬＥＤモジュールの斜視図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４（ａ）はヒートシンクの斜視図、図４（ｂ）は第２印刷回路基板を保持するキャップをヒートシンクに組み付けた状態を示す斜視図、図４（ｃ）は同底面図、図５は図４（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、図６（ａ）はハウジングの斜視図、図６（ｂ）はハウジングに第１印刷回路基板を組み付けた状態を示す斜視図、図６（ｃ）はヒートシンクにハウジングを組み付けるとともに、ヒートシンクの突部に第１印刷回路基板を密着させた状態を示す斜視図である。

本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１は、ヘッドランプ等の車両用灯具の光源として使用されるものであって、図１〜図３に示すように、上下面に複数の電子部品２，３が実装された第１印刷回路基板４を保持するハウジング５と、複数のＬＥＤ６が実装された第２印刷回路基板７を保持するキャップ８と、前記第２回路基板７の熱を放熱させるヒートシンク９を含んで構成されている。

上記キャップ８は、樹脂にて略円筒状に一体成形されており、その外周の４箇所には爪状のスナップフィット８ａが周方向に等角度ピッチ（９０°ピッチ）で一体に形成されており、隣接する２つのスナップフィット８ａの間には、当該ＬＥＤモジュール１を不図示の車両用灯具にバヨネット機構によって組み付けるための係合突起８ｂがそれぞれ一体に突設されている。又、キャップ８の前記第２印刷回路基板７を保持するために内部に形成された保持部の相対向する２箇所には、図５に示すように、第２印刷回路基板７を位置決めするための位置決めピン８ｃが一体に形成されている。

前記第２印刷回路基板７の上面には、光源である複数の前記ＬＥＤ６が実装されており、これらのＬＥＤ６の周囲は、矩形のダムリング１０によって保護されている。ここで、第２印刷回基板７の外周の相対向する２箇所には、図１及び図６（ｃ）に示すように、切欠円状の係合孔７ａが形成されており、各係合孔７ａには、図５に示すように、キャップ８に形成された各位置決めピン８ｃがそれぞれ係合しており、これによって第２印刷回路基板７がキャップ８に対して正確に位置決めされている。

前記ヒートシンク９は、熱伝導性の高いアルミダイカストによって図４（ａ）に示すようにハット状に一体成形されており、その上面の中心部には凸部９Ａが一体に突設されている。そして、このヒートシンク９の凸部９Ａの上壁には、後述の端子１４（図６参照）が貫通するための長孔９ａが形成されており、凸部９Ａの基端部の周方向４箇所（キャップ８の４つのスナップフィット８ａに対応する箇所）には、キャップ８のスナップフィット８ａが差し込まれて係合するための係合孔９ｂが形成されている。

又、ヒートシンク９の外周の３箇所には、径方向外方に延びる矩形のブラケット９Ｂが周方向に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で一体に形成されており、各ブラケット９Ｂには矩形の係合孔９ｃがそれぞれ形成されている。そして、ヒートシンク９の外周の隣接する２つのブラケット９Ｂの間には、垂直下方に折り曲げられた各３つのフィン９ｄがそれぞれ一体に形成されている。

而して、内部に第２印刷回路基板７が位置決め保持されたキャップ８は、図４（ｂ）及び図５に示すように、ヒートシンク９の上面に被着される。具体的には、図４（ｂ），（ｃ）及び図５に示すように、キャップ８は、これに形成された４つのスナップフィット８ａをヒートシンク９に形成された４つの係合孔９ｂに上方から通して係合させることによって、ヒートシンク９の上面にワンタッチで簡単に取り付けられる。このとき、第２印刷回路基板７は、熱伝導率の高い矩形平板状の伝熱パテ１１を介してヒートシンク９の突部９Ａの上面に密着している。

前記ハウジング５は、図６（ａ）に示すように、樹脂によって有底円筒状に一体成形されており、上面開口部の周縁には、図１に示すＯリング１２が嵌合するためのリング状の嵌合溝５ａが形成されている。そして、ハウジング５の外周の周方向３箇所（ヒートシンク９の３つの係合孔９ｃに対応する箇所）には、垂直に起立する爪状のスナップフィット５ｂが一体に形成されている。又、ハウジング５の外周の隣接する２つのスナップフィット５ｂの間には、上下方向に貫通する３つの嵌合溝５ｃがそれぞれ形成されている。更に、図６（ａ）に示すように、ハウジング５の内部の前記第１印刷回路基板４を保持するための保持部の相対向する２箇所には、第１印刷回路基板４の位置決めを行うための位置決めピン５ｄが一体に形成されている。

又、図３及び図６に示すように、ハウジング５の下部には、垂直下方に延びるソケット５Ａが一体に形成されており、このソケット５Ａには、ハウジング５の底壁を垂直に貫通する３本の端子１３の下端が臨んでおり、各端子１３の上端は、ハウジング５の内部に臨んで第１印刷回路基板４を貫通している。そして、ハウジング５の底壁上に一体に立設されたブロック５Ｂには、３本の端子１４が垂直に植設されており、各端子１４は、第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７を貫通してハウジング５の上方へと垂直に延びている。

前記第１印刷回路基板４の上面には、図３及び図６（ｂ）に示すように、２つの前記電子部品２が実装されており、同第１印刷回路基板４の下面には複数の前記回路基板３が実装されている。又、この第１印刷回路基板４の外周の相対向する２箇所（ハウジング５の位置決めピン５ｄに対応する２箇所）には、切欠円状の係合孔４ａが形成されている。

第１印刷回路基板４は、図６（ｂ）に示すように、ハウジング５の内部の保持部に水平に保持されるが、このとき、該第１印刷回路基板４の外周に形成された２つの係合溝４ａにハウジング５の各位置決めピン５ｄがそれぞれ係合することによって、第１印刷回路基板４がハウジング５に対して正確に位置決めされる。

而して、内部に第１印刷回路基板４が位置決め保持されたハウジング５は、ヒートシンク９の下面に被着される。具体的には、図２、図３、図５及び図６（ｃ）に示すように、ハウジング５は、これに形成された３つのスナップフィット５ｂをヒートシンク９に形成された３つの係合孔９ｃに下方から通して係合させることによって、ヒートシンク９の下面にワンタッチで簡単に取り付けられる。このとき、ヒートシンク９の外周に形成された複数のフィン９ｄは、ハウジング５の外周に形成された複数の嵌合溝５ｃにそれぞれ嵌合しており、ハウジング５は、ヒートシンク９に対して回転が規制された状態で固定される。

尚、ハウジング５がヒートシンク９に固定された状態では、図３及び図５に示すように、第１印刷回路基板４の上面に実装された電子部品２は、ヒートシンク９の凸部９Ａの内部に収納されている、又、図３及び図６（ｂ）に示すように、ハウジング５に設けられた一方の３本の端子１３は、第１印刷回路基板４を貫通し、他方の３本の端子１４は、第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７を貫通している。従って、不図示の電源から端子１３へと供給される電流は、第１印刷回路基板４から端子１４を経て第２印刷回路基板７へと供給され、各３本の端子１３，１４によって第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７の位置決めと導通がなされる。更に、ハウジング５とヒートシンク９は、ハウジング５の嵌合溝５ａに嵌装されたＯリング１２によってシールされている。

以上のように、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１は、ＬＥＤ６が実装された第２印刷回路基板７を保持して成るキャップ８と、電子部品２，３が実装された第１印刷回路基板４を保持して成るハウジング５をヒートシンク９の上下面に固定して構成されるが、車両用灯具のリフレクタ等に形成された不図示の取付孔にキャップ８を差し込み、当該ＬＥＤモジュール１を所定角度だけ回すことによって、該ＬＥＤモジュール１がバヨネット機構によって車両用灯具に組み付けられる。尚、このとき、ＬＥＤモジュール１と車両用灯具との間は、キャップ８の外周に嵌着されたリング状のガスケット１５によってシールされる。

而して、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１によれば、ヒートシンク９を中心としてこれの両側にハウジング５とキャップ８をスナップフィット５ｂ，８ａによってそれぞれ固定するようにしたため、ハウジング５とキャップ８がヒートシンク９にワンタッチで簡単に固定される。そして、ハウジング５とキャップ８がヒートシンク９に対してスナップフィット５ｂ，８ａによって回転方向及び引張方向に固定されるため、当該ＬＥＤモジュール１を車両用灯具等に組み付ける際に発生する回転方向及び引張方向の大きな応力によってもハウジング５とキャップ８がヒートシンク９に対して相対移動することがなく、これらがヒートシンク９に確実に組付保持される。

又、熱源であるＬＥＤ６を実装する第２印刷回路基板７が伝熱パテ１１を介してヒートシンク９に直接密着するため、第２印刷回路基板７からヒートシンク９への伝熱経路が短縮され、第２印刷回路基板７からヒートシンク９への熱伝導が促進されて放熱性が高められ、ＬＥＤ６が効率良く冷却されてその発光効率と寿命の低下が防がれる。

そして、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１においては、第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７は、ハウジング５の保持部とキャップ８の保持部にそれぞれ設けられた位置決めピン５ｄ，８ｃによって位置決めされるため、これらを位置決めするための部品が不要となり、当該ＬＥＤモジュール１の構造を単純化して小型化と軽量化を図ることができる。

又、ヒートシンク９の外周に複数のフィン９ｄを形成し、該フィン９ｄをハウジング５の外周に形成された複数の嵌合溝５ｃにそれぞれ嵌合させることによって、ハウジング５とヒートシンク９の相対回転が規制されて両者が回転方向に確実に固定される。

そして、本実施の形態に係るＬＥＤモジュール１によれば、ヒートシンク９に凸部９Ａを形成し、該凸部９Ａの内部に、第１印刷回路基板４に実装された電子部品２を収納したため、電子部品２の実装スペースが確保されてＬＥＤモジュール１の小型化が図られるとともに、凸部９Ａによってヒートシンク９の伝熱面積が増えるため、その放熱性が高められる。

更に、本実施の形態では、ハウジング５に組み込まれた端子１４を第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７に貫通させたため、第１印刷回路基板４と第２印刷回路基板７の位置決めと導通が端子１４によって確実になされるという効果が得られる。

尚、以上は車両用灯具に用いられるＬＥＤモジュールについて説明したが、本発明に係るＬＥＤモジュールは、車両用灯具以外の任意の用途に供され得ることは勿論である。

１ ＬＥＤモジュール
２，３ 電子部品
４ 第１印刷回路基板
５ ハウジング
５ｂ ハウジングのスナップフィット
５ｃ ハウジングの嵌合溝
５ｄ ハウジングの位置決めピン
６ ＬＥＤ
７ 第２印刷回路基板
８ キャップ
８ａ キャップのスナップフィット
８ｃ キャップの位置決めピン
９ ヒートシンク
９Ａ ヒートシンクの凸部
９ｄ ヒートシンクのフィン
１０ ダムリング
１１ 伝熱パテ
１２ Ｏリング
１３，１４ 端子
１５ ガスケット

Claims (5)

1. 電子部品が実装された第１印刷回路基板を保持するハウジングと、
   ＬＥＤが実装された第２印刷回路基板を保持するキャップと、
   前記第２印刷回路基板の熱を放熱させるヒートシンクと、
   を備えるＬＥＤモジュールにおいて、
   前記ヒートシンクを中心としてこれの両側に前記ハウジングと前記キャップをスナップフィットによって固定するとともに、
   前記第２印刷回路基板を伝熱パテを介して前記ヒートシンクに密着させたことを特徴とするＬＥＤモジュール。
2. 前記ハウジングの前記第１印刷回路基板を保持する保持部に、前記第１印刷回路基板を位置決めする位置決めピンを設け、
   前記キャップの前記第２印刷回路基板を保持する保持部に、前記第２印刷回路基板を位置決めする位置決めピンを設けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤモジュール。
3. 前記ヒートシンクの外周に複数のフィンを形成し、該フィンを前記ハウジングの外周に形成された複数の嵌合溝にそれぞれ嵌合させたことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤモジュール。
4. 前記ヒートシンクに凸部を形成し、該凸部の内部に、前記第１印刷回路基板に実装された電子部品を収納したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤモジュール。
5. 前記ハウジングに組み込まれた端子を前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板に貫通させ、該端子によって前記第１印刷回路基板と前記第２印刷回路基板の位置決めと導通を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のＬＥＤモジュール。
   

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