JP2018067451A - 車両用灯具用光源モジュール及び車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却性能に優れ、なお且つ、小型化が可能な車両用灯具用光源モジュールを提供する。【解決手段】発光素子２が設けられた第１の基板３と、発光素子２を駆動する駆動回路４が設けられた第２の基板５と、発光素子２が発する熱を放熱させる放熱部６が設けられた第１の筐体７と、第１の基板３及び第２の基板５と電気的に接続されるコネクタ部８が設けられた第２の筐体９とを備え、第１の基板３は、第１の筐体７に取り付けられ、第２の基板５は、第１の筐体７とは非接触な状態で前記第２の筐体９に取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用灯具用光源モジュール及び車両用灯具に関する。

近年の車両用灯具では、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化や低コスト化が進むに従って、光源にＬＥＤを採用したものが徐々に増えてきている。ＬＥＤは、長寿命で消費電力が少ないといったメリットがある。一方、高温になると発光効率の低下や寿命の短縮化を招くことから、ヒートシンクを用いてＬＥＤが発する熱を外部に効率良く放熱させる必要がある（例えば、下記特許文献１を参照。）。

例えば、下記特許文献１には、ＬＥＤと、このＬＥＤを駆動する駆動回路とが実装された回路基板をヒートシンクに取り付けて、このヒートシンクをコネクタに一体に取り付けた構成が開示されている。

しかしながら、このような構成とした場合、ＬＥＤや駆動回路を構成する実装部品を回路基板の同一面上に実装する必要がある。この場合、回路基板が大きくなることによって、車両用灯具が大型化してしまう。また、ヒートシンクとコネクタとの組み付けが非常に複雑となってしまう。

特開２０１１−１７１２７７号公報

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、冷却性能に優れ、なお且つ、小型化が可能な車両用灯具用光源モジュール、並びにそのような車両用灯具用光源モジュールを備えた車両用灯具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 発光素子が設けられた第１の基板と、
前記発光素子を駆動する駆動回路が設けられた第２の基板と、
前記発光素子が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた第１の筐体と、
前記第１の基板及び前記第２の基板と電気的に接続されるコネクタ部が設けられた第２の筐体とを備え、
前記第１の基板は、前記第１の筐体に取り付けられ、
前記第２の基板は、前記第１の筐体とは非接触な状態で前記第２の筐体に取り付けられていることを特徴とする車両用灯具用光源モジュール。
〔２〕 前記第１の筐体は、前壁部と、前記前壁部の背面側の周囲を囲む周壁部とを有し、
前記第２の筐体は、前記前壁部の背面と空間を隔てて対向する後壁部を有して、前記第１の筐体の背面側に取り付けられ、
前記第１の基板は、前記前壁部の前面側に取り付けられ、
前記第２の基板は、前記周壁部とは非接触な状態で前記後壁部の前面側に取り付けられていることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔３〕 前記コネクタ部は、前記後壁部を前後方向に貫通した状態で取り付けられたリード端子を有し、
前記リード端子は、前記第１の基板に設けられた第１の孔部と、前記第２の基板に設けられた第２の孔部とにそれぞれ挿入された状態で、前記第１の基板及び前記第２の基板と電気的に接続されており、
前記前壁部には、前記リード端子を非接触な状態で貫通させる第３の孔部が設けられていることを特徴とする前記〔２〕に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔４〕 前記第２の筐体は、前記後壁部の前面から突出された台座部を有し、
前記第２の基板は、前記後壁部の前面と空間を隔てて前記台座部に取り付けられていることを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔５〕 前記第２の基板は、前記台座部に設けられた突起部を貫通させる第４の孔部を有することを特徴とする前記〔４〕に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔６〕 前記放熱部は、前記第１の筐体の少なくとも一部又は全部により構成されていることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔７〕 前記発光素子は、赤色光、橙色光、白色光の何れかの光を発することを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔８〕 前記赤色光、橙色光、白色光の何れかの光を発する発光素子のうち、少なくとも２種以上の色の異なる発光素子が、前記第１の基板に実装されていることを特徴とする前記〔７〕に記載の車両用灯具用光源モジュール。
〔９〕 前記〔１〕〜〔８〕の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュールを備えることを特徴とする車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、冷却性能に優れ、なお且つ、小型化が可能な車両用灯具用光源モジュール、並びにそのような車両用灯具用光源モジュールを備えた車両用灯具を提供することが可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用灯具用光源モジュールの構成を示す斜視図である。 図１に示す車両用灯具用光源モジュールの構成を示す分解斜視図である。 図１に示す車両用灯具用光源モジュールの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らないものとする。

先ず、本発明の一実施形態として、例えば図１〜図３に示す車両用灯具用光源モジュール１について説明する。なお、図１は、車両用灯具用光源モジュール１の構成を示す斜視図である。図２は、車両用灯具用光源モジュール１の構成を示す分解斜視図である。図３は、車両用灯具用光源モジュール１の構成を示す断面図である。また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具用光源モジュール１の前後方向、Ｙ軸方向を車両用灯具用光源モジュール１の左右方向、Ｚ軸方向を車両用灯具用光源モジュール１の上下方向として、それぞれ示すものとする。

本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１は、図１〜図３に示すように、車両用のＬＥＤランプであり、例えばＤＩＣＳ(Direct Insert Coupler Socket) と呼ばれるカプラー付ソケットを構成するものである。

具体的に、この車両用灯具用光源モジュール１は、発光素子２が設けられた第１の基板３と、発光素子２を駆動する駆動回路４が設けられた第２の基板５と、発光素子２が発する熱を放熱させる放熱部６が設けられた第１の筐体７と、第１の基板３及び第２の基板５と電気的に接続されるコネクタ部８が設けられた第２の筐体９とを備えている。

発光素子２は、例えば白色光を発するチップＬＥＤ（ＳＭＤ ＬＥＤ）であり、第１の基板３の一面（表面）に実装されている。また、チップＬＥＤには、車両照明用の高出力タイプのものが使用されている。なお、発光素子２の数については、１つ限らず、複数であってもよい。発光素子２が発する光の色については、上述した白色光に限らず、橙色光や赤色光など、その車両用灯具用光源モジュール１の用途に応じて適宜変更することが可能である。さらに、上述した赤色光、橙色光、白色光のうち、少なくとも２種以上の色の異なる発光素子２が、第１の基板３に実装されていてもよい。

第１の基板３は、矩形平板状のプリント配線基板（ＰＷＢ）であり、絶縁基板の一面（表面）に発光素子２と電気的に接続される配線（図示せず。）が設けられた片面配線基板からなる。第１の基板３には、この第１の基板３を貫通する複数（本実施形態では２つ）の第１の孔部１０ａ，１０ｂが設けられている。第１の孔部１０ａ，１０ｂは、後述するコネクタ部８のリード端子１９ａ，１９ｂが挿入される部分であり、この第１の孔部１０ａ，１０ｂの周囲には、上述した発光素子２と電気的に接続される配線の一部を形成するランド（図示せず。）が設けられている。

第２の基板５は、第１の基板３よりも大きい矩形平板状のプリント回路基板（ＰＣＢ）であり、上述したＰＷＢに駆動回路４を構成する実装部品（図示せず。）が実装された構造を有している。第２の基板５は、絶縁基板の少なくとも一面（表面）又は両面（表面及び裏面）に実装部品と電気的に接続される配線（図示せず。）が設けられた片面又は両面配線基板からなる。

第２の基板５には、この第２の基板５を貫通する複数（本実施形態では４つ）の第２の孔部１１ａ〜１１ｄが設けられている。第２の孔部１１ａ〜１１ｄは、後述するコネクタ部８のリード端子１９ａ〜１９ｄが挿入される部分であり、この第２の孔部１１ａ〜１１ｄの周囲には、上述した駆動回路４を構成する実装部品と電気的に接続される配線の一部を形成するランド（図示せず。）が設けられている。

第１の筐体７は、略円形平板状の前壁部７ａと、前壁部７ａの前面側及び背面側の周囲を囲む略円筒状の周壁部７ｂと、周壁部７ｂの背面側から径径方向に突出された略円環平板状の拡径部７ｃと、拡径部７ｃの背面側の周囲を囲む略円筒状の延長部７ｄとを有している。また、拡径部７ｃの背面には、四隅が丸みを帯びた略矩形筒状の嵌合凸部１２が突出して設けられている。

放熱部６は、発光素子２が発する熱を外部に効率良く放熱させるため、第１の筐体７の少なくとも一部又は全部において、熱電導性の高い金属材料や樹脂材料、これらの複合材料などを用いることによって構成されている。すなわち、放熱部６は、第１の筐体７に放熱部材（ヒートシンク）を取り付けられた構成や、第１の筐体７自体を放熱部材（ヒートシンク）とした構成とすることが可能である。

さらに、第１の筐体７には、放熱部６による放熱面積を拡大するため、延長部７ｄの一部を切り欠く複数（本実施形態では３つ）のスリット１３が設けられている。各スリット１３は、延長部７ｄの後端側から延長部７ｄを一定の幅で前後方向に切り欠くように形成されている。また、複数のスリット１３は、延長部７ｄの周方向に略均等に並んで配置されている。

第１の筐体７には、前壁部７ａを貫通する複数（本実施形形態では２つ）の第３の孔部１４ａ，１４ｂが設けられている。第３の孔部１４ａ，１４ｂは、後述するコネクタ部８のリード端子１９ａ，１９ｂを非接触な状態で貫通させるため、第１の孔部１０ａ，１０ｂよりも大きな径を有している。なお、第３の孔部１４ａ，１４ｂについては、必ずしもリード端子１９ａ，１９ｂの数に合わせて設ける必要はなく、複数のリード端子１９ａ，１９ｂを非接触な状態で貫通させる１つの孔部（開口部）として形成することも可能である。

第２の筐体９は、四隅が丸みを帯びた略矩形平板状の後壁部９ａと、後壁部９ａの背面側に位置して四隅が丸みを帯びた略矩形筒状のソケット部９ｂと有している。また、後壁部９ａの前面には、四隅が丸みを帯びた略矩形枠状の嵌合凹部１５が設けられている。嵌合凹部１５は、後壁部９ａの外周部から前方に向けて突出された外側周壁１５ａと、外側周壁１５ａの内側から前方に向けて突出された内側周壁１５ｂとの間に設けられている。

また、第２の筐体９は、後壁部９ａの前面から突出された台座部１６を有している。台座部１６は、後壁部９ａの中央部に位置して、後壁部９ａの前面よりも一段高くなる平面視で円形状の段差面を形成している。また、台座部１６の中央部には、円柱状の突起部１７が突出して設けられている。一方、第２の基板５の中央部には、この突起部１７を貫通させる第４の孔部１８が設けられている。

コネクタ部８は、ソケット部９ｂの内側に複数（本実施形態では４つ）のリード端子１９ａ〜１９ｄを有している。各リード端子１９ａ〜１９ｄは、後壁部９ａを前後方向に貫通した状態で、第２の筐体９に一体に取り付けられている。また、複数のリード端子１９ａ〜１９ｄは、後壁部９ａの前面側において相対的に長くなる２つのリード端子１９ａ，１９ｂと、後壁部９ａの前面側において相対的に短くなる２つのリード端子１９ｃ，１９ｄとから構成されている。

以上のような構成を有する車両用灯具用光源モジュール１において、第２の基板５は、第４の孔部１８に突起部１７を貫通させた状態で、この突起部１７の先端を熱カシメすることによって、台座部１６の段差面上に取り付けられている。また、第２の基板５は、４つの第２の孔部１１ａ〜１１ｄに４つのリード端子１９ａ〜１９ｄをそれぞれ貫通させた状態で、各第２の孔部１１ａ〜１１ｄの周囲にあるランドと、各リード端子１９ａ〜１９ｄとをはんだにより固定することによって、リード端子１９ａ〜１９ｄと電気的に接続されている。

これにより、車両用灯具用光源モジュール１では、第２の筐体９の前面側に第２の基板５が取り付けられた状態となっている。この状態から、第２の筐体９の前面側に設けられた嵌合凹部１５に、第１の筐体７の背面側に設けられた嵌合凸部１２が嵌合された状態で、嵌合凹部１５に注入された接着剤Ｓによって、嵌合凹部１５に嵌合された嵌合凸部１２が全周に亘って固定される。

これにより、車両用灯具用光源モジュール１では、第１の筐体７の背面側と第２の筐体９の前面側とが一体に取り付けられた状態となっている。また、この状態において、第２の基板５は、第１の筐体７の周壁部７ｂとは非接触な状態で、前壁部７ａの背面と空間を隔てて対向して配置されている。また、第３の孔部１４ａ，１４ｂは、２つの長いリード端子１９ａ，１９ｂを非接触な状態で貫通させている。

この状態から、第１の基板３は、熱伝導性の高い接着剤（図示せず。）を用いて、前壁部７ａの前面に取り付けられている。また、第１の基板３は、前壁部７ａが金属などの導電性材料からなる場合、第１の筐体７とは電気的に絶縁された状態で取り付けられる。

また、第１の基板３は、２つの第１の孔部１０ａ，１０ｂに２つの長いリード端子１９ａ，１９ｂをそれぞれ貫通させた状態で、各第１の孔部１０ａ，１０ｂの周囲にあるランドと、各リード端子１９ａ，１９ｂとをはんだにより固定することによって、リード端子１９ａ，１９ｂと電気的に接続されている。

これにより、複数のリード端子１９ａ〜１９ｄのうち、長い２つのリード端子１９ｃ，１９ｄは、第１の基板３及び第２の基板５に設けられた配線のうち、発光素子２及び駆動回路４に給電するための給電線及び接地線と電気的に接続されている。一方、短い２つのリード端子１９ｃ，１９ｄは、第２の基板５に設けられた配線のうち、駆動回路４に制御信号を伝送するための制御線と電気的に接続されている。

以上のように構成される車両用灯具用光源モジュール１は、上述したカプラー付ソケットとして、拡径部７ｃの外周に取り付けられたリング状のシール部材（Ｏリング）２０を介して、車両用灯具を構成する灯体（図示せず。）の背面側に設けられた孔部から灯体の内側へと着脱自在に収容することが可能となっている。

以上のように、本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１では、発光素子２が設けられた第１の基板３が第１の筐体７に取り付けられ、駆動回路４が設けられた第２の基板５が第１の筐体７とは非接触な状態で第２の筐体９に取り付けられている。

これにより、本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１では、従来のような発光素子２及び駆動回路４を同一基板の同一面上に実装する場合よりも、発光素子２が設けられた第１の基板３を小さくすることが可能である。また、第１の筐体７に設けられた放熱部６によって、発光素子２が発する熱を外部へと効率良く放熱させることできる。

一方、駆動回路４が設けられた第２の基板５は、第１の基板３とは離間して配置されている。これにより、本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１では、発光素子２が発する熱の影響を受けることなく、駆動回路４により発光素子２を安定的に駆動することが可能である。

さらに、第２の基板５は、後壁部９ａの前面と空間を隔てて台座部１６に取り付けられている。これにより、本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１では、駆動回路４を構成する実装部品を第２の基板５の表面側だけなく裏面側にも配置することが可能である。その結果、駆動回路４を構成する実装部品を第２の基板５の表面側のみに配置する場合よりも、第２の基板５を小さくすることが可能である。

以上のようにして、本実施形態の車両用灯具用光源モジュール１では、冷却性能に優れた構造とし、なお且つ、更なる小型化が可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第１の基板３は、上述した発光素子２のみが実装された構成に必ずしも限定されるものではなく、発光素子２の他にも、駆動回路４を構成する実装部品の一部が実装された構成としてもよい。また、第１の基板３及び第２の基板５には、上述した発光素子２や駆動回路４を構成する実装部品以外の電子部品等を実装することも可能である。

また、上記第２の基板５は、上述した台座部１６に中央部が固定された構成に限らず、この第２の基板５の周辺部に設けられた複数の台座部の段差面上に固定される構成であってもよい。また、第２の基板５を台座部１６に固定する方法については、上述した熱カシメに限定されることなく、例えばネジ止め等により固定することも可能である。

また、上記第１の筐体７及び第２の筐体９は、上述した嵌合凸部１２と嵌合凹部１５との嵌合により一体に取り付けられた構成となっているが、このような構成に限定されることなく、例えばネジ止め等により一体に取り付けることも可能である。但し、第１の筐体７から第２の筐体９への熱の移動を阻止できる構造とすることが望ましい。

また、上記発光素子２については、上述したチップＬＥＤ（ＳＭＤ ＬＥＤ）に必ずしも限定されるものではなく、第１の基板３に実装可能なＬＥＤ素子であればよい。また、発光素子２の種類については、上述したＬＥＤの他にも、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）や有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）等の半導体発光素子を用いることが可能である。

また、本発明は、上述したＤＩＣＳを構成する車両用灯具用光源モジュール１に本発明を適用したものに限らず、例えば、車両用前照灯（ヘッドランプ）、テールランプ（尾灯）、車幅灯（ポジションランプ）、補助前照灯（サブヘッドランプ）、前部（後部）霧灯（フォグランプ）、昼間点灯用（デイタイム・ランニング）ランプ、リッドランプ、ブレーキランプ（ストップランプ）、バックランプ、方向指示器（ウィンカーランプ／ターンランプ）などの車両用灯具に用いられる車両用灯具用光源モジュールに対して、本発明を幅広く適用することが可能である。

例えば、本発明では、白色光と橙色光とを発する発光素子２がそれぞれ実装されたＤＩＣＳを光源として使用し、導光棒や導光板などの導光体と組み合わせることによって、ＤＲＬ（Daytime Running Lamps）とターンランプ、又は、ポジションランプとターンランプとの２つの機能を持った車両用灯具を構成することが可能である。

一方、本発明では、赤色光と橙色光とを発する発光素子２がそれぞれ実装されたＤＩＣＳを光源として使用し、導光棒や導光板などの導光体と組み合わせることによって、テールランプとターンランプとの２つの機能を持った車両用灯具を構成することが可能である。

一方、本発明では、赤色光と橙色光と白色光とを発する発光素子２がそれぞれ実装されたＤＩＣＳを光源として使用し、導光棒や導光板などの導光体と組み合わせることによって、テールランプとターンランプとバックランプとの３つの機能を持った車両用灯具を構成することが可能である。

１…車両用灯具用光源モジュール ２…発光素子 ３…第１の基板 ４…駆動回路 ５…第２の基板 ６…放熱部 ７…第１の筐体 ７ａ…前壁部 ７ｂ…周壁部 ７ｃ…拡径部 ７ｄ…延長部 ８…コネクタ部 ９…第２の筐体 ９ａ…後壁部 ９ｂ…ソケット部 １０ａ，１０ｂ…第１の孔部 １１ａ〜１１ｄ…第２の孔部 １２…嵌合凸部 １３…スリット １４ａ，１４ｂ…第３の孔部 １５…嵌合凹部 １５ａ…外側周壁 １５ｂ…内側周壁 １６…台座部 １７…突起部 １８…第４の孔部 １９ａ〜１９ｄ…リード端子 ２０…シール部材 Ｓ…接着剤

Claims (9)

1. 発光素子が設けられた第１の基板と、
   前記発光素子を駆動する駆動回路が設けられた第２の基板と、
   前記発光素子が発する熱を放熱させる放熱部が設けられた第１の筐体と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板と電気的に接続されるコネクタ部が設けられた第２の筐体とを備え、
   前記第１の基板は、前記第１の筐体に取り付けられ、
   前記第２の基板は、前記第１の筐体とは非接触な状態で前記第２の筐体に取り付けられていることを特徴とする車両用灯具用光源モジュール。
2. 前記第１の筐体は、前壁部と、前記前壁部の背面側の周囲を囲む周壁部とを有し、
   前記第２の筐体は、前記前壁部の背面と空間を隔てて対向する後壁部を有して、前記第１の筐体の背面側に取り付けられ、
   前記第１の基板は、前記前壁部の前面側に取り付けられ、
   前記第２の基板は、前記周壁部とは非接触な状態で前記後壁部の前面側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具用光源モジュール。
3. 前記コネクタ部は、前記後壁部を前後方向に貫通した状態で取り付けられたリード端子を有し、
   前記リード端子は、前記第１の基板に設けられた第１の孔部と、前記第２の基板に設けられた第２の孔部とにそれぞれ挿入された状態で、前記第１の基板及び前記第２の基板と電気的に接続されており、
   前記前壁部には、前記リード端子を非接触な状態で貫通させる第３の孔部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具用光源モジュール。
4. 前記第２の筐体は、前記後壁部の前面から突出された台座部を有し、
   前記第２の基板は、前記後壁部の前面と空間を隔てて前記台座部に取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用灯具用光源モジュール。
5. 前記第２の基板は、前記台座部に設けられた突起部を貫通させる第４の孔部を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具用光源モジュール。
6. 前記放熱部は、前記第１の筐体の少なくとも一部又は全部により構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュール。
7. 前記発光素子は、赤色光、橙色光、白色光の何れかの光を発することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュール。
8. 前記赤色光、橙色光、白色光の何れかの光を発する発光素子のうち、少なくとも２種以上の色の異なる発光素子が、前記第１の基板に実装されていることを特徴とする請求項７に記載の車両用灯具用光源モジュール。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の車両用灯具用光源モジュールを備えることを特徴とする車両用灯具。

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