JP2017168207A - 車両用照明装置および車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】スペース効率が高く、且つ、低コスト化を図ることができる車両用照明装置および車両用灯具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、一方の端面に開口した第１の凹部を有するソケットと；前記第１の凹部の底面に設けられた基板と；前記基板の前記底面側とは反対側の面に設けられた発光素子と；前記基板の前記底面側の面に設けられた膜状の抵抗と；前記基板の前記底面側の面と、前記底面との間に設けられ、前記抵抗を覆い、無機材料を含むフィラーと、樹脂とを含む接合部と；を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、車両用照明装置および車両用灯具に関する。

ソケットと、ソケットの一方の端部側に設けられた発光モジュールと、を備えた車両用照明装置がある。
発光モジュールには、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や抵抗などが設けられている。
ここで、車両用照明装置には、車両において発生した電気的ノイズやサージ電圧が加わるおそれがある。そのため、バリスタなどの制御素子が必要となる場合がある。また、近年においては、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）や集積回路などをさらに設け、低電力な回路が構成されるようにする場合もある。

この場合、制御素子が増えると発光モジュールが大きくなる。発光モジュールが大きくなると、車両用照明装置が大きくなるので、車両用照明装置が既存の車両用灯具に装着できなくなるおそれがある。

また、発光モジュールに設けられる抵抗が膜状の抵抗である場合には、外気に晒されると腐食するおそれがある。膜状の抵抗が腐食すると抵抗値が変化して、発光ダイオードの明るさが変化するおそれがある。そのため、一般的には、膜状の抵抗は、ガラス材料からなる被覆部により覆われている。ところが、ガラス材料からなる被覆部を設けるようにすると製造コストが増大することになる。
そのため、スペース効率が高く、且つ、低コスト化を図ることができる技術の開発が望まれていた。

特開特開２０１４−２２０１５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、スペース効率が高く、且つ、低コスト化を図ることができる車両用照明装置および車両用灯具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、一方の端面に開口した第１の凹部を有するソケットと；前記第１の凹部の底面に設けられた基板と；前記基板の前記底面側とは反対側の面に設けられた発光素子と；前記基板の前記底面側の面に設けられた膜状の抵抗と；前記基板の前記底面側の面と、前記底面との間に設けられ、前記抵抗を覆い、無機材料を含むフィラーと、樹脂とを含む接合部と；を具備している。

本発明の実施形態によれば、スペース効率が高く、且つ、低コスト化を図ることができる車両用照明装置および車両用灯具を提供することができる。

本実施の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１における車両用照明装置１のＡ−Ａ線方向の模式断面図である。 他の実施形態に係る発光モジュール２０を例示するための模式断面図である。 車両用灯具１００を例示するための模式部分断面図である。

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。

（車両用照明装置）
本実施の形態に係る車両用照明装置１は、例えば、自動車や鉄道車両などに設けることができる。自動車に設けられる車両用照明装置１としては、例えば、フロントコンビネーションライト（例えば、デイタイムランニングランプ（ＤＲＬ；Daytime Running Lamp）、ポジションランプ、ターンシグナルランプなどが適宜組み合わされたもの）や、リアコンビネーションライト（例えば、ストップランプ、テールランプ、ターンシグナルランプ、バックランプ、フォグランプなどが適宜組み合わされたもの）などに用いられるものを例示することができる。ただし、車両用照明装置１の用途は、これらに限定されるわけではない。

図１は、本実施の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、図１における車両用照明装置１のＡ−Ａ線方向の模式断面図である。
図１および図２に示すように、車両用照明装置１には、ソケット１０、発光モジュール２０、給電部３０、および接合部４０が設けられている。
ソケット１０は、装着部１１、バヨネット１２、フランジ１３、および放熱フィン１４を有する。
装着部１１は、フランジ１３の、放熱フィン１４が設けられる側とは反対側の面に設けられている。装着部１１の外形形状は、柱状とすることができる。装着部１１の外形形状は、例えば、円柱状である。装着部１１は、フランジ部１３側とは反対側の端面に開口する凹部１１ａ（第１の凹部の一例に相当する）を有する。すなわち、ソケット１０は、一方の端面に開口した凹部１１ａを有する。凹部１１ａの底面１１ａ１には、接合部４０を介して発光モジュール２０が設けられている。

バヨネット１２は、装着部１１の外側面１１ｂに設けられている。バヨネット１２は、車両用照明装置１の外側に向けて突出している。バヨネット１２は、フランジ１３と対峙している。バヨネット１２は、複数設けられている。バヨネット１２は、車両用照明装置１を灯具１００の筐体１０１に装着する際に用いられる。バヨネット１２は、ツイストロックに用いられるものである。

フランジ１３は、板状を呈している。フランジ１３は、例えば、円板状を呈したものとすることができる。フランジ１３の外側面は、バヨネット１２の外側面１２ｂよりも車両用照明装置１の外方に位置している。

放熱フィン１４は、フランジ１３の、装着部１１が設けられる側とは反対側の面に設けられている。放熱フィン１４は、複数設けることができる。複数の放熱フィン１４は、互いに平行となるように設けることができる。放熱フィン１４は、平板状を呈したものとすることができる。

また、ソケット１０には、絶縁部３１を挿入する孔１０ａと、コネクタ１０５を挿入する孔１０ｂが設けられている。
孔１０ｂには、シール部材１０５ａを有するコネクタ１０５が挿入される（図４を参照）。そのため、孔１０ｂの断面形状は、シール部材１０５ａを有するコネクタ１０５の断面形状に適合したものとなっている。

発光モジュール２０において発生した熱は、主に、装着部１１およびフランジ１３を介して放熱フィン１４に伝わる。放熱フィン１４に伝わった熱は、主に、放熱フィン１４から外部に放出される。

そのため、発光モジュール２０において発生した熱を外部に伝えることを考慮して、ソケット１０を高い熱伝導率を有する材料から形成することが好ましい。高い熱伝導率を有する材料は、例えば、金属、高熱伝導性樹脂などとすることができる。高熱伝導性樹脂は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い酸化アルミニウムなどからなるフィラーを混合させたものである。また、高熱伝導性樹脂を用いてソケット１０を形成すれば、発光モジュール２０において発生した熱を効率よく放熱することができ、且つ、軽量化を図ることができる。

発光モジュール２０は、基板２１、発光素子２２、および抵抗２３を有する。
基板２１は、接合部４０を介して凹部１１ａの底面１１ａ１に接合されている。基板２１は、平板状を呈している。基板２１の、発光素子２２が設けられる側の面には配線パターン２４ａが設けられている。基板２１の、抵抗２３が設けられる側の面には配線パターン２４ｂが設けられている。配線パターン２４ａと配線パターン２４ｂは、図示しない導通ビアなどを介して電気的に接続されている。

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、セラミックス（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど）などの無機材料、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性材料で被覆したものであってもよい。

発光素子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性材料で被覆したものなどを例示することができる。

発光素子２２は、基板２１の、底面１１ａ１側とは反対側の面に設けられている。発光素子２２は、配線パターン２４ａと電気的に接続されている。発光素子２２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２２の形式には特に限定はない。
発光素子２２は、例えば、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）型などの表面実装型の発光素子とすることができる。なお、図１および図２に例示をした発光素子２２は、表面実装型の発光素子である。また、発光素子２２は、例えば、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできる。

また、発光素子２２は、ＣＯＢ（Chip On Board）により実装されるものとすることもできる。ＣＯＢにより実装される発光素子２２とする場合には、チップ状の発光素子２２と、発光素子２２と配線パターン２４ａを電気的に接続する配線と、発光素子２２と配線を囲む枠状の部材と、枠状の部材の内部に設けられた封止部などを基板２１の上に設けることができる。この場合、封止部には、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）などとすることができる。

発光素子２２の光の出射面は、車両用照明装置１の正面側に向けられている。発光素子２２は、主に、車両用照明装置１の正面側に向けて光を出射する。
発光素子２２の数、大きさ、配置などは、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の大きさや用途などに応じて適宜変更することができる。

抵抗２３は、基板２１の底面１１ａ１側の面に設けられている。抵抗２３は、配線パターン２４ｂと電気的に接続されている。
抵抗２３は、発光素子２２に流れる電流を制御する。
発光素子２２の順方向電圧特性には、ばらつきがあるので、アノード端子と、グランド端子と、の間の印加電圧を一定にすると、発光素子２２の明るさ（光束、輝度、光度、照度）にばらつきが生じる。そのため、発光素子２２の明るさが所定の範囲内に収まるように、抵抗２３により、発光素子２２に流れる電流の値が所定の範囲内となるようにする。この場合、抵抗２３の抵抗値を変化させることで、発光素子２２に流れる電流の値が所定の範囲内となるようにすることができる。

抵抗２３は、例えば、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）を含む膜状の抵抗器とすることができる。酸化ルテニウムを含む膜状の抵抗器は、例えば、スクリーン印刷法および焼成法を用いて形成することができる。

膜状の抵抗器である抵抗２３の一部を除去すれば抵抗値を変化させることができる。この場合、抵抗２３の一部を除去すれば抵抗値を増加させることができる。そして、除去する部分の大きさにより抵抗値を制御することができる。抵抗２３の一部の除去は、例えば、抵抗２３にレーザ光を照射することで行うことができる。
抵抗２３の数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子２２の数や仕様などに応じて適宜変更することができる。

給電部３０は、絶縁部３１および給電端子３２を有する。
絶縁部３１は、孔１０ａの内部に設けられている。絶縁部３１は、孔１０ａに圧入することもできるし、孔１０ａの内部に接着することもできる。また、絶縁部３１は、ソケット１０と一体に形成することもできる。

絶縁部３１は、絶縁性材料から形成されている。この場合、発光モジュール２０において発生した熱を外部に放出することを考慮すると、絶縁部３１は、絶縁性と高い熱伝導率を有する材料から形成することが好ましい。絶縁性と高い熱伝導率を有する材料は、例えば、セラミックス（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど）、高熱伝導性樹脂などとすることができる。

また、自動車に設けられる車両用照明装置１の場合には、使用環境の温度が、−４０℃〜８５℃となる。そのため、絶縁部３１の材料の熱膨張係数は、ソケット１０の材料の熱膨張係数となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、絶縁部３１とソケット１０との間に発生する熱応力を低減させることができる。例えば、絶縁部３１の材料は、ソケット１０に含まれる高熱伝導性樹脂としたり、この高熱伝導性樹脂に含まれる樹脂としたりすることができる。

給電端子３２は、複数設けられている。給電端子３２は、導電性材料から形成されている。複数の給電端子３２は、所定の方向に並べて設けることができる。複数の給電端子３２は、絶縁部３１の内部に設けられている。複数の給電端子３２は、絶縁部２１の内部を延びている。複数の給電端子３２の一方の端部は、配線パターン２４ａまたは配線パターン２４ｂと電気的に接続されている。複数の給電端子３２の他方の端部は、絶縁部３１から突出している。
なお、給電端子３２の数、形状、配置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。

接合部４０は、基板２１の底面１１ａ１側の面と、底面１１ａ１との間に設けられている。接合部４０は、抵抗２３を覆っている。接合部４０は、絶縁性、高い熱伝導率、および低い透湿率を有する材料から形成されている。接合部４０は、例えば、無機材料を含むフィラーと樹脂を含むものとすることができる。この場合、無機材料を含むフィラーを含んでいれば、熱伝導率が高く、透湿率が低いものとすることができる。無機材料は、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックス、炭素などとすることができる。樹脂は、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などとすることができる。接合部４０は、例えば、無機材料を含むフィラーを混合したシリコーン系接着剤やエポキシ系接着剤が硬化することで形成されたものとすることができる。

ここで、前述したように、抵抗２３は酸化ルテニウムなどの金属系材料から形成されている。そのため、抵抗２３が外気に晒されると、外気に含まれる水分や腐食性ガスにより抵抗２３が腐食されるおそれがある。抵抗２３が腐食すると抵抗値が変化して、発光素子２２の明るさが変化するおそれがある。この場合、ガラス材料からなる被覆部により抵抗２３を覆えば抵抗２３が腐食するのを抑制することができる。しかしながら、ガラス材料からなる被覆部により抵抗２３を覆えば製造コストが増大するという新たな問題が生じる。

前述したように、接合部４０は、無機材料を含むフィラーを含んでいるため、透湿率が低くなる。そのため、外気に含まれる水分などが抵抗２３に到達するのを抑制することができる。そのため、ガラス材料からなる被覆部を設ける必要がなくなるので製造コストの低減を図ることができる。

また、抵抗２３は通電されることにより発熱する。この場合、接合部４０は、無機材料を含むフィラーを含んでいるため熱伝導率が高い。そのため、抵抗２３において発生した熱を効率よくソケット１０に伝えることができる。

また、抵抗２３は膜状の抵抗器であるため、接合部４０の厚みを薄くすることもできる。そのため、発光モジュール２０と底面１１ａ１との間の距離を短くすることができるので、発光素子２２および抵抗２３において発生した熱を効率よくソケット１０に伝えることができる。

また、発光素子２２と抵抗２３を基板の両面に振り分けることができるので、発光モジュール２０が大きくなるのを抑制することができる。そのため、装着部１１の外形寸法が大きくなるのを抑制することができる。その結果、装着部１１の外形寸法が既存の車両用灯具に装着することができるものとなるようにすることが容易となる。

図３は、他の実施形態に係る発光モジュール２０を例示するための模式断面図である。 図３に示すように、発光モジュール２０には制御素子２５ａ、２５ｂがさらに設けられている。
制御素子２５ａは、基板２１の底面１１ａ１側とは反対側の面に設けられている。制御素子２５ａは、配線パターン２４ａと電気的に接続されている。
制御素子２５ａは、基板２１の底面１１ａ１側とは反対側の面に設けられるので、寸法的な制限が少ない。また、制御素子２５ａは、対流による放熱をも行うこともできる。そのため、制御素子２５ａは、比較的大型の電子部品や、発熱量が比較的多い電子部品などとすることができる。制御素子２５ａは、例えば、車両において発生した電気的ノイズやサージ電圧から発光素子２２を保護したり、低電力な回路を構成したりするためのものとすることができる。制御素子２５ａは、例えば、サージアブソーバ、バリスタ、ＦＥＴなどのトランジスタ、集積回路、演算素子、ダイオード、ツェナーダイオード、コンデンサなどとすることができる。ただし、制御素子２５ａは、これらに限定されるわけではない。

制御素子２５ｂは、基板２１の底面１１ａ１側の面に設けられている。制御素子２５ｂは、配線パターン２４ｂと電気的に接続されている。
制御素子２５ｂは、基板２１の底面１１ａ１側の面に設けられるので、比較的小型の電子部品とすることができる。制御素子２５ｂは、例えば、ＦＥＴなどのトランジスタ、集積回路、演算素子、ダイオード、ツェナーダイオード、コンデンサなどとすることができる。ただし、制御素子２５ｂは、これらに限定されるわけではない。

また、凹部１１ａの底面１１ａ１に凹部１１ａ２（第２の凹部の一例に相当する）を設け、凹部１１ａ２の内部に制御素子２５ｂの一部が設けられるようにすることもできる。
この様にすれば、制御素子２５ｂの寸法的な制限を緩和することができる。

また、接合部４０は、凹部１１ａ２の内部にも設けられるようにすることが好ましい。凹部１１ａ２の内部にも接合部４０が設けられていれば、制御素子２５ｂにおいて発生した熱を効率よくソケット１０に伝えることができる。
なお、制御素子２５ａ、２５ｂの数、大きさ、配置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。

（車両用灯具）
次に、車両用灯具１００について例示する。
なお、以下においては、一例として、車両用灯具１００が自動車に設けられるフロントコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具１００は、自動車に設けられるフロントコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具１００は、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。

図４は、車両用灯具１００を例示するための模式部分断面図である。
図４に示すように、車両用灯具１００には、車両用照明装置１、筐体１０１、カバー１０２、光学要素部１０３、シール部材１０４、およびコネクタ１０５が設けられている。

筐体１０１は、一方の端部側が開口した箱状を呈している。筐体１０１は、例えば、光を透過しない樹脂などから形成することができる。筐体１０１の底面には、装着部１１のバヨネット１２が設けられた部分が挿入される取付孔１０１ａが設けられている。

車両用照明装置１を車両用灯具１００に取り付ける際には、装着部１１のバヨネット１２が設けられた部分を取付孔１０１ａに挿入し、車両用照明装置１を回転させる。すると、取付孔１０１ａの周縁に設けられた凹部にバヨネット１２が保持される。この様な取り付け方法は、ツイストロックと呼ばれている。

カバー１０２は、筐体１０１の開口を塞ぐようにして設けられている。カバー１０２は、透光性を有する樹脂などから形成することができる。カバー１０２は、レンズなどの機能を有するものとすることもできる。

光学要素部１０３には、車両用照明装置１から出射した光が入射する。光学要素部１０３は、車両用照明装置１から出射した光の反射、拡散、導光、集光、所定の配光パターンの形成などを行う。
例えば、図４に例示をした光学要素部１０３はリフレクタである。この場合、光学要素部１０３は、車両用照明装置１から出射した光を反射して、所定の配光パターンが形成されるようにする。

シール部材１０４は、フランジ１３と筐体１０１の間に設けられている。シール部材１０４は、環状を呈するものとすることができる。シール部材１０４は、ゴムやシリコーン樹脂などの弾性を有する材料から形成することができる。

車両用照明装置１が車両用灯具１００に取り付けられた際には、シール部材１０４は、フランジ１３と筐体１０１との間に挟まれる。そのため、シール部材１０４により、筐体１０１の内部空間が密閉される。

コネクタ１０５は、孔１０ｂの内部に露出している複数の給電端子３２の端部に嵌め合わされる。コネクタ１０５には、図示しない電源などが電気的に接続されている。そのため、コネクタ１０５を給電端子３２の端部に嵌め合わせることで、図示しない電源などと、発光素子２２とが電気的に接続される。

また、コネクタ１０５は、段差部分を有している。そして、シール部材１０５ａが、段差部分に取り付けられている。シール部材１０５ａは、孔１０ｂの内部に水が侵入するのを防ぐために設けられている。

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 ソケット、１１ 装着部、１１ａ 凹部、１１ａ１ 底面、１１ａ２ 凹部、２０ 発光モジュール、２１ 基板、２２ 発光素子、２３ 抵抗、２５ａ 制御素子、２５ｂ 制御素子、４０ 接合部、１００ 車両用灯具、１０１ 筐体

Claims (5)

1. 一方の端面に開口した第１の凹部を有するソケットと；
   前記第１の凹部の底面に設けられた基板と；
   前記基板の前記底面側とは反対側の面に設けられた発光素子と；
   前記基板の前記底面側の面に設けられた膜状の抵抗と；
   前記基板の前記底面側の面と、前記底面との間に設けられ、前記抵抗を覆い、無機材料を含むフィラーと、樹脂とを含む接合部と；
   を具備した車両用照明装置。
2. 前記基板の前記底面側の面に設けられた制御素子をさらに備え、
   前記底面には第２の凹部が設けられ、前記第２の凹部の内部には前記制御素子の一部が設けられている請求項１記載の車両用照明装置。
3. 前記接合部は、前記第２の凹部の内部にも設けられている請求項２記載の車両用照明装置。
4. 前記制御素子は、トランジスタ、集積回路、演算素子、ダイオード、ツェナーダイオード、およびコンデンサの少なくともいずれかである請求項２または３に記載の車両用照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用照明装置と；
   前記車両用照明装置が取り付けられる筐体と；
   を具備した車両用灯具。
   
   

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