JP2017098197A

JP2017098197A - 放熱構造

Info

Publication number: JP2017098197A
Application number: JP2015232088A
Authority: JP
Inventors: 和宣都丸; Kazunobu Tomaru
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2017090336A1

Abstract

【課題】主に、リフレクターの内部に熱がこもらないようにする。
【解決手段】表面に光源５が取付けられている回路基板６と、
この回路基板６の表面側に、上記光源５を取り囲むように設置されているリフレクター７とを有する照明装置の放熱構造に関する。
このリフレクター７と上記回路基板６との間に、回路基板６の表面に沿って空気１０１を流通可能な通気部１０２が設けられている。
この通気部１０２が、少なくとも、上記回路基板６の縁部１０３と上記リフレクター７の基部との間に隙間部１０５を有している。
【選択図】図５

Description

この発明は、放熱構造に関するものである。

例えば、自動車などの車両には、車室内に各種の表示装置が設けられている。そして、この表示装置には、表示部を照明可能なバックライトなどの照明装置を備えたものが存在している。

例えば、特許文献１に記載されたバックライトは、表面に光源（ＬＥＤ）が取付けられた回路基板と、この回路基板の表面側に、前記光源を取り囲むように配設されたリフレクター（反射部材）とを有している。そして、リフレクターの表面には、輝度ムラなどを調整するための拡散シートが貼り付けられている。

特開２００１−２８２１１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたバックライトでは、リフレクターの表面に拡散シートが貼り付けられているため、リフレクターの内部が密閉空間となってしまい、リフレクターの内部に熱がこもってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
表面に光源が取付けられている回路基板と、
該回路基板の表面側に、前記光源を取り囲むように設置されているリフレクターとを有しており、
該リフレクターと前記回路基板との間に、回路基板の表面に沿って空気を流通可能な通気部が設けられていると共に、
該通気部が、少なくとも、前記回路基板の縁部と前記リフレクターの基部との間に隙間部を有している放熱構造を特徴とする。

本発明によれば、上記構成によって、リフレクターの内部に熱がこもらないようにすることができる。

本実施の形態にかかる照明構造を備えた表示装置を使用するヘッドアップディスプレイ装置を側方から見た縦断面図である。図１の表示装置の全体斜視図である。図２の表示装置から表示部を取り外した状態を示す照明構造（バックライト）の斜視図である。図３を縦に切断して側方から見た断面図である。図４の部分拡大図である。（ａ）はバックライトの背面図、（ｂ）は（ａ）において回路基板を外した状態を示す図である。（ａ）はバックライトを背面側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）において回路基板を外した状態を示す図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図７は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

例えば、自動車などの車両には、車室内に各種の表示装置が設けられている。図１（および図２）に示すように、この表示装置１を、表示部２と、この表示部２を背面側から照明するバックライト３（照明装置）とを備えて、バックライト３によって表示部２を照明可能にしたものとする。

そして、上記したバックライト３は、図３〜図５（主に、図５参照）に示すように、表面に光源５が取付けられている回路基板６と、
この回路基板６の表面側に、上記光源５を取り囲むように設置されているリフレクター７とを有するものとされる。

ここで、光源５には、ＬＥＤなどが使用される。

回路基板６の裏面側には、放熱用のフィン１１ａを有するヒートシンク１１が取付けられる（図２参照）。このヒートシンク１１は、例えば、アルミ製などの熱伝導性の良い金属製のものとされる。

リフレクター７は、ほぼ筒状または枠状をした導光部品である。リフレクター７は、その基部側（裏面側）に、回路基板６に当接される基板当接部１２を有している。また、リフレクター７は、その先端側（表面側）に、光源５からの光１４（図５参照）を出射させる出光部１３を有している。

具体的には、リフレクター７は、光源５を直接取り囲んで、光源５からの光１４を出光部１３へ向けて反射させるための反射壁部１５と、この反射壁部１５の外側を囲む外周壁部１６とを有する二重構造の樹脂部品とされている。反射壁部１５は、その内面が反射面となっている。そして、反射壁部１５と外周壁部１６とは、その先端側の部分が枠状の連結面部１８によって一体に連結されている。枠状の連結面部１８の内側部分（開口）は上記出光部１３となっており、この出光部１３は、反射壁部１５の内面と連続されている。

そして、上記した反射壁部１５の内部は光源５を収容するランプ室２１（照明ルーム）になっており、反射壁部１５と外周壁部１６との間にはランプ室２１の外側を取り囲む包囲空間２２が設けられている。なお、ランプ室２１は、回路基板６に対して複数取付けられた光源５ごとに、仕切壁４３によって個々に仕切られた状態になっている。

上記出光部１３は、表示部２に対する光源５の照明領域とほぼ同じ大きさとされている。そして、出光部１３には、必要に応じて、光源５からの光１４を拡散させて均一化を図るための（または、輝度ムラなどを調整するための）拡散板５１（または拡散シートや拡散フィルムなど）が取付けられるようになっている。拡散板５１を取付けるために、リフレクター７の連結面部１８には、出光部１３の縁部に沿って段差凹部５５や爪部５６などの拡散板取付部５７が設けられる（図３参照）。

そして、図１に示すように、表示装置１に対し、表示部２の裏面側へ出光部１３が向くようにバックライト３を配置することによって、表示装置１は表示部２が照明可能なものとなる。この表示部２は、例えば、文字板や液晶パネルなどとすることができる。表示部２を文字板とした表示装置１は、計器装置などにすることができる。また、表示部２を液晶パネルとした表示装置１は、液晶表示装置などにすることができる。なお、表示部２は、文字板と液晶パネルとを組み合わせたものなどとすることもできる。

以上のような表示装置１やバックライト３の構成に対し、この実施例の放熱構造は、以下のようなものとされる。

（１）図５（〜図７）に示すように、リフレクター７と上記回路基板６との間に、回路基板６の表面に沿って空気１０１を流通可能な通気部１０２が設けられている。
そして、この通気部１０２が、少なくとも、上記回路基板６の縁部１０３と上記リフレクター７の基部との間に隙間部１０５を有するものとされている。

ここで、隙間部１０５は、例えば、吸気用の隙間などとして設けられるものであり（吸気隙間）、回路基板６の縁部１０３とリフレクター７の基部（外周壁部１６の基板当接部１２）との位置を（回路基板６の面方向に）ズラした状態で当接させることによって形成したものとされる。但し、隙間部１０５は、例えば、排気用の隙間などとなっても良い。

ズラした状態には、同じ大きさのものどうしの位置をズラして合わせる場合（パターン１）や、異なる大きさのものを合わせる場合（パターン２）や、縁部形状が異なるものどうしを合わせる場合（パターン３）や、これらを適宜組み合わせる場合（パターン４）などが含まれる。この実施例では、隙間部１０５を容易に確保できるようにするために、回路基板６を、リフレクター７よりも小さなものとしている（パターン２）。なお、回路基板６の縁部１０３に切欠状の部分を設けて、この切欠状の部分とリフレクター７の基部（外周壁部１６の基板当接部１２）との間に隙間部１０５が生じるようにしても良い（パターン３）。

この場合、隙間部１０５は、上記した包囲空間２２に対して連通されるように設けられている。そして、包囲空間２２とランプ室２１とを連通させるために、反射壁部１５の基部の少なくとも一部を外周壁部１６の基部よりも短くすることで、回路基板６の表面に対して反射壁部１５の基部が、（隙間部１０５として必要な）間隙１０６を有して離間されるようにしている。

更に、この実施例では、リフレクター７は、横向き状態で設置されるようにしている。即ち、リフレクター７から横向きに光１４が出射されるようにリフレクター７を配置している。そして、リフレクター７の基部に対し、上下寸法を短くした回路基板６を上側で合わせることで、下側がズレた状態となるようにして当接させることによって、隙間部１０５は、回路基板６の下側の縁部１０３とリフレクター７の下側となっている外周壁部１６の基部（外周壁部１６の基板当接部１２）との間に設けられるようにしている。

（２）更に、上記通気部１０２が、上記リフレクター７の基部における、上記隙間部１０５から離れた位置の側面に設けられた孔部１１１を有している。

ここで、孔部１１１は、例えば、排気用の孔などとして設けられるものであり（排気孔部）、横向き状態で設置されているリフレクター７の基部（外周壁部１６の基板当接部１２周辺）における、上側となる位置の（両）側面に、包囲空間２２に対して連通されるように設けられている。孔部１１１は、孔状のものとしても良いが、この場合、孔部１１１は、外周壁部１６の基板当接部１２の位置に設けた切欠部とされると共に、この切欠部を回路基板６で塞ぐことで孔状になるようにしている。但し、孔部１１１は、吸気用の孔などとなっても良い。

なお、構造的には、上記した孔部１１１は、回路基板６の上側の位置に設けることも可能である。また、図６、図７に示すように、回路基板６とリフレクター７との間には、（ヒートシンク１１や表示装置１などに対する）取付部１１５と位置決め部１１６とが設けられている。

（３）そして、図１に示すように、表示装置１に表示された画像７１を（車両における運転席の）前方へ投影するヘッドアップディスプレイ装置７３が設けられる。
上記表示装置１が、画像７１を照明するバックライト３を備えたものとされている。
そして、このバックライト３が、間に上記通気部１０２を有する上記回路基板６および上記リフレクター７を備えたものとされている（図５参照）。

ここで、ヘッドアップディスプレイ装置７３は、ハウジング７５の内部に、画像形成装置７６と、この画像形成装置７６で形成された画像７１をハウジング７５の外部へと導く光路７７とを設けたものとされる。

そして、ハウジング７５には、光路７７に導かれた画像７１を外部へ取り出すための開口部７８が設けられている。この開口部７８には、画像７１を投影させるためのコンバイナー７９（例えば、半透光性の投影部材）が設けられている。ハウジング７５には、放熱用の空気穴が適宜設けられている。なお、光路７７の途中には、画像７１を反射させてコンバイナー７９へ導くなどのための反射鏡８１が適宜設けられている。

画像形成装置７６は、上記した表示装置１とされ、この表示装置１は、上記したように、表示部２と、表示部２を背面側から照明するバックライト３とを備えている。表示部２は、液晶パネルとされる。

＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

回路基板６に取付けた光源５を点灯すると、光源５からの光１４は、回路基板６の表面側に設置されているリフレクター７の内部を通ってリフレクター７の先端側に設けられた出光部１３から出射される。これにより、リフレクター７の先端側に設置された表示部２が照明される。

この際、光源５からの光１４は、リフレクター７の内部を反射せずに直接通過したもの（直接光）と、リフレクター７（の反射壁部１５）で反射されたもの（反射光）とが合わさることで集光された状態になる。このように、光源５からの光１４を集光させて照射することにより、輝度を高めて照明を明るくすることができる。

そして、光源５は、発光に伴って発熱する。よって、バックライト３においては、リフレクター７内部の放熱を図る必要がある。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）上記において、リフレクター７と回路基板６との間に通気部１０２が設けられるようにした。そして、この通気部１０２によって、回路基板６の表面に沿って空気１０１を流通させるようにすることで、光源５が発する熱を効率的にリフレクター７の外部へ放出することが可能となる。

その結果、光源５が発する熱に対する放熱性を上げて、リフレクター７の内部に熱がこもらないようにすることができる。よって、その分、回路基板６に取付けられる放熱用のヒートシンク１１を小型・軽量化して、ヒートシンク１１に要するコストを削減することが可能となる。また、ヒートシンク１１の小型・軽量化により、この放熱構造を備えた表示装置１全体の小型・軽量化も得ることができる。

あるいは、放熱性の向上により、輝度の高い（即ち、発熱の大きい）光源５を使用することが可能となる。加えて、リフレクター７の表面に拡散板５１が取付けられているような場合であっても、リフレクター７内部の通気性を確保することができる。

この際、回路基板６の縁部１０３とリフレクター７の基部（外周壁部１６の基板当接部１２）との間の部分（当接部分）に通気部１０２の隙間部１０５を設けて、通気部１０２への空気１０１の取り込み（または排気）などを行わせるようにしているので、即ち、通気部１０２の隙間部１０５を、光源５の発光部よりも低い位置（回路基板６に近い位置）に設けるようにしているので、通気部１０２（隙間部１０５）からの光漏れなどの心配をなくすことができる。

しかも、隙間部１０５は、回路基板６の縁部１０３とリフレクター７の基部との位置を、回路基板６の面方向へズラした状態で配置することなどによって得るようにしているので、構造的にも簡単である。更に、リフレクター７は、その基部を回路基板６に当接させた状態で、所要の隙間部１０５が確保されるようにしているので、隙間管理が容易且つ確実である。これ対し、例えば、リフレクター７の基部を、回路基板６から面直方向に離して（または浮かして）設置することによって隙間部１０５を確保しようとした場合には、隙間管理が困難で、隙間部１０５の大きさが不安定になる。

（効果２）リフレクター７の基部の側面に通気部１０２の孔部１１１を設けた。これにより、光源５の熱によって暖められたリフレクター７の内部の空気１０１が孔部１１１から外部へ排出（または吸入）されるようになる。そして、例えば、この孔部１１１から外部への空気１０１の排出によって、リフレクター７の外部の温度の低い空気１０１が隙間部１０５を通してリフレクター７の内部へ導入されることになる。

その結果、リフレクター７の内部に、回路基板６の表面に沿った空気１０１の自然対流が生じるので、この空気１０１の自然対流を利用して、光源５が発した熱を効果的にリフレクター７の内部から外部へ放熱することが可能となる。

この際、隙間部１０５を（リフレクター７の基部における）下側となる位置に設けると共に、孔部１１１を上側となる位置に設けることにより、下から上へ向かう空気１０１の自然対流を発生させて、効率良く外部への放熱を行わせることができる。また、通気部１０２の孔部１１１をリフレクター７の基部（の側面）に設けるようにしているので、上記した隙間部１０５と同様に、通気部１０２（孔部１１１）からの光漏れなどの心配をなくすことができる。

（効果３）ヘッドアップディスプレイ装置７３は、正面を向いて運転している運転席乗員の視界に入るように、表示装置１で形成した画像７１をコンバイナー７９に投影させて虚像として表示させるものである。そして、このようなヘッドアップディスプレイ装置７３に対して、間に通気部１０２を有する回路基板６およびリフレクター７を備えたバックライト３を適用するようにした。これにより、上記と同様に、ヘッドアップディスプレイ装置７３のバックライト３の放熱効果を高くすることができる。その結果、輝度が高く、発熱の大きい光源５を使用しても、十分な放熱性が得られるようになるので、より明るいヘッドアップディスプレイ装置７３にすることが可能となる。

以上、実施例を図面により詳述してきたが、実施例は例示にしか過ぎないものである。よって、本発明は、実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１表示装置
３バックライト
５光源
６回路基板
７リフレクター
７１画像
７３ヘッドアップディスプレイ装置
１０２通気部
１０３縁部
１０５隙間部
１１１孔部

Claims

表面に光源が取付けられている回路基板と、
該回路基板の表面側に、前記光源を取り囲むように設置されているリフレクターとを有しており、
該リフレクターと前記回路基板との間に、回路基板の表面に沿って空気を流通可能な通気部が設けられていると共に、
該通気部が、少なくとも、前記回路基板の縁部と前記リフレクターの基部との間に隙間部を有していることを特徴とする放熱構造。
請求項１に記載の放熱構造において、
前記通気部が、前記リフレクターの基部における、前記隙間部から離れた位置の側面に設けられた孔部を有していることを特徴とする放熱構造。
請求項１または請求項２に記載の放熱構造において、
表示装置に表示された画像を前方へ投影するヘッドアップディスプレイ装置が設けられていると共に、
前記表示装置が、画像を照明するバックライトを備えており、
該バックライトが、間に前記通気部を有する前記回路基板および前記リフレクターを備えていることを特徴とする放熱構造。