JP2018110091A - ヘッドライトバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】光源に用いるＬＥＤ素子について高密度の実装と高効率の放熱を同時に実現し、かつ技術基準に適う所望の配光特性を得ること。【解決手段】このＬＥＤヘッドライトバルブ１０は、ヒートパイプ１８と、このヒートパイプ１８に取り付けられているＬＥＤ光源部２０と、ヒートパイプ１８に結合されヒートシンクと結合可能なる筒状の保持部２２およびジョイント部２４とを有している。ＬＥＤ光源部２０は、周回方向で多角形に折れ曲がってヒートパイプの外周に装着される筒状のフレキシブル基板５０と、このフレキシブル基板５０の多角形の面に搭載されている複数個のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)と、周回方向に分割されてフレキシブル基板５０の多角形の裏面とヒートパイプ１８との間に配置されている複数個の金属板片とを有している。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車、自動二輪車等のヘッドライト（前灯具）に取り付けられるヘッドライトバルブに係わり、特にＬＥＤ素子を光源に用いるヘッドライトバルブに関する。

近年、自動車や自動二輪車においては、明るさ、消費電力、寿命、点灯速度等の優位性から光源にＬＥＤ（発光ダイオード）を用いるヘッドライトが普及しており、これに伴って、ヘッドライトの灯具本体に当初装備されていたライトバルブ（特にハロゲンバルブ）を自分好みのＬＥＤヘッドライトバルブに交換するユーザが増えている。

ＬＥＤヘッドライトバルブは、典型的には、ハロゲンバルブのフィラメントに相当する位置に棒状または柱状のＬＥＤ支持体を配置し、そのＬＥＤ支持体の側面に複数個のＬＥＤ素子を取り付けている。ＬＥＤ素子は発光時に熱を発生して内部に熱を蓄積しやすく、放熱手段を必要とすることから、ＬＥＤ支持体にヒートパイプを用いることも行われている（特許文献１）。

特開２０１５−８５９２１号公報

走行用のヘッドライトは、光度、色温度、照射範囲等に関する保安基準を満たす必要があり、この保安基準を満たしていないと対向車のドライバーや歩行者等に迷惑をかけるだけでなく車検に通ることもできない。

この点に関して、ＬＥＤヘッドライトバルブは、一般にハロゲンバルブに合わせて設計されている灯具本体にカスタム・パーツとして装着されるため、そのような灯具本体との適合性を厳しく求められる。ＬＥＤの性能は日進月歩で向上しているものの、それをヘッドライトの光源とする場合はフィラメントに近い配光特性を得なければならず、ＬＥＤ配置構成および実装技術に格別の工夫を必要とする。

従来のＬＥＤヘッドライトバルブは、ＬＥＤ支持体が太くて大きいうえ、ＬＥＤの実装密度（特に周回方向の実装密度）が低く、ハロゲンバルブのフィラメントとの形状・サイズの近似性に欠けるきらいがあり、灯具本体の反射板との相性（適合性）を悪くして所望の配光特性を得られないことが多々あり、面倒なＬＥＤ位置調整や光軸調整等で対応しているのが現状である。また、ＬＥＤヘッドライトバルブは、別種類のハロゲンバルブ代用品であるＨＩＤランプバルブとの比較で、より高い光度・光量を求められている。この点においても、光源に用いるＬＥＤの高密度実装と高効率放熱を同時に適える技術が要求されている。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するものであり、光源に用いるＬＥＤ素子について高密度の実装と高効率の放熱を同時に実現し、かつ技術基準に適う所望の配光特性を得られるヘッドライトバルブを提供することを目的とする。

本発明のヘッドライトバルブは、車両用ヘッドライトの灯具本体に取り付けられるヘッドライトバルブであって、少なくとも一端部が前記灯具本体の中に配置され、他端部がヒートシンクに熱的に結合可能なヒートパイプと、周回方向で多角形に折れ曲がって前記ヒートパイプの前記一端部の外周に装着されているフレキシブル基板と、周回方向に一列または複数列に並んで前記フレキシブル基板の多角形の一部または全部の面に実装されている複数個のＬＥＤ素子と、周回方向に分割されて前記フレキシブル基板の多角形の裏面と前記ヒートパイプとの間に配置されている複数個の金属板片とを有する。

上記構成のヘッドライトバルブにおいては、周回方向において多角形に折れ曲がっていてその多角形の面に複数個のＬＥＤ素子を実装しているフレキシブル基板が、同方向に分割されている複数個の金属板片を介して（背にして）ヒートパイプに結合されている。各金属板片とヒートパイプは、好ましくはハンダ付けまたはロウ付け等の金属接合で結合される。ランプ点灯時に各々のＬＥＤ素子より発せられる熱の一部は、フレキシブル基板およびその真下（径方向内側）の金属板片を介してヒートパイプに送られ、ヒートパイプの熱輸送作用によりヒートシンクへ移送される。かかる構成によれば、ヒートパイプおよび発光部全体を細くして、周回方向におけるＬＥＤ素子の実装密度を高くし、照射指向性ないし配光特性を向上させることができる。

発明の好ましい一態様として、複数個のＬＥＤ素子は、ヒートパイプに装着される前のフレキシブル基板にあらかじめ実装されていてよい。また、複数個の金属板片も、ヒートパイプに装着される前のフレキシブル基板の裏面にあらかじめ加圧貼り合せで結合されているのが好ましい。

別の好適な一態様によれば、フレキシブル基板は、複数個のＬＥＤ素子を搭載している多角形の一部または全部の面上でそれぞれのＬＥＤ素子の電気的な結線のためにヒートパイプの軸方向と平行に延びる第１の配線用導体を有している。この場合、好ましくは、フレキシブル基板の第１の配線用導体と電気的に接続される第２の配線用導体が形成されているリジッド基板が、フレキシブル基板の両端部に近接してヒートパイプに取り付けられる。各ＬＥＤ素子から発せられる熱の一部は、第１の配線用導体を移動する途中でフレキシブル基板およびその真下（径方向内側）の金属板片を介してヒートパイプに送られる。

別の好適な一態様によれば、ヒートパイプの外周面を保持し、ヒートシンクに接続可能な熱伝導性の筒状体も一体に設けられる。ヒートパイプとヒートシンクとの間にそのような熱伝導性の筒状体を介在させることで、ヒートパイプ回りの熱輸送作用ないし放熱作用を向上または補強することができる。

本発明のヘッドライトバルブによれば、上記のような構成および作用により、光源に用いるＬＥＤ素子について高密度の実装と高効率の放熱を同時に実現し、かつ技術基準に適う所望の配光特性を得ることができる。

本発明の一実施形態におけるヘッドライトバルブおよびその関連部材および周辺部材を示す分解斜視図である。 実施形態におけるヘッドライトバルブ組立体の構成を示す斜視図である。 上記ヘッドライトバルブ組立体の側面図である。 上記ヘッドライトバルブにおけるＬＥＤ光源部の要部の構成を示す斜視図である。 上記ＬＥＤ光源部の要部の構成を示す断面図である。 上記ＬＥＤ光源部の配線の構成を示す部分拡大断面図である。 上記ＬＥＤ光源部の製作に用いるフレキシブル基板および金属プレートの形状および構成を示す平面図である。 上記ＬＥＤ光源部を製作する方法の工程を示す図である。 上記ＬＥＤ光源部をヒートパイプに装着する方法の工程を示す図である。

以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。

［ヘッドライトバルブ全体の構成］

図１に、本発明の一実施形態におけるヘッドライトバルブ１０およびその関連部材および周辺部材を分解して示す。図２および図３にヘッドライトバルブ１０の組立体を示す。

このヘッドライトバルブ１０は、光源にＬＥＤを用いるＬＥＤヘッドライトバルブとして構成されており、ヘッドライトユニットまたは灯具本体１２にその後背側から着脱可能に取り付けられるようになっている。典型的には、灯具本体１２は自動二輪車、乗用車等の車両に組み込まれており、この灯具本体１２に当初装備されていたハロゲンバルブが取り出され、それとの交換で（カスタム・パーツとして）ＬＥＤヘッドライトバルブ１０が取り付けられる。灯具本体１２において、筒状の開口部１４はバルブの出し入れと装着に用いられ、止め金１６はバルブの固定に用いられる。

このＬＥＤヘッドライトバルブ１０は、熱伝導率の高い金属からなる丸棒状または角柱状のヒートパイプ１８（図４、図９）と、このヒートパイプ１８の先端部１８ａに取り付けられているＬＥＤ光源部２０と、ヒートパイプ１８の中間部ないし後端部１８ｂに嵌合している円筒状の保持部２２と、この保持部２２の後端に一体形成または一体結合されている円筒状または円柱状のジョイント部２４とを有しており、ヒートシンク２６等と組み合わさってヘッドライトバルブユニットを構成する。

ヒートシンク２６は、太さがたとえば約０．１ｍｍの細い銅線を編んだ織物状の可撓性シートを輪にしてリボン形状とし、輪の中央部をたとえば銅からなる板状の固定部材２８で挟み付けたものである。ＬＥＤヘッドライトバルブ１０のジョイント部２４の端面には複数個のネジ穴２５が設けられ、固定部材２８のネジ穴２５と対応する箇所にはボルト通し穴２７が形成されている。ボルト２９を固定部材２８のボルト通し孔２７に通してジョイント部２４のネジ穴２５に螺合することで、ヒートシンク２６にＬＥＤヘッドライトバルブ１０を結合することができる。

保持部２２およびジョイント部２４は、熱伝導性の高い金属たとえばアルミニウムで構成されている。電気ケーブル３２は、ジョイント部２４および保持部２２内の貫通孔（配線通路）を通って、後述する第２リジット基板４４で終端している。電気ケーブル３２の他端は、図示しないヘッドライト電源の出力端子に接続される。

ＬＥＤヘッドライトバルブ１０の中間部において、保持部２２の外周にはバルブ取付用のフランジ３６が装着される。このフランジ３６は、熱伝導性の高い金属たとえばアルミニウムからなる筒部３６ａを有している。このフランジ筒部３６ａがその径方向内側の保持部２２にネジ等で固定されるとともに、リング状の防水ラバー３０がフランジ筒部３６ａにシール部材（たとえばＯリング、ラバーパッキン等）３４を介して着脱可能に嵌合可能となっている。

このＬＥＤヘッドライトバルブ１０を灯具本体１２に取り付けるときは、灯具本体１２の筒状開口部１４に防水ラバー３０を嵌め込むようにして、ＬＥＤヘッドライトバルブ１０のＬＥＤ光源部２０を灯具本体１２の中に挿入し、フランジ３６の凸部３６ｂを開口部１４の切欠き部１５に係合させる。装着状態において、ＬＥＤ光源部２０は、灯具本体１２内の所定位置に所定の向きで配置される。なお、開口部１４の別の切欠き部１７は、止め金１６を固定するためのものである。

ＬＥＤヘッドライトバルブ１０のＬＥＤ光源部２０回りにおいて、ヒートパイプ１８の先端には放熱性の高い金属製のバルブシェード４０が取り付けられ、このバルブシェード４０の背面に接続または隣接して円板形状の第１リジット基板（リジットなプリント配線板）４２が取り付けられている。さらに、この第１リジット基板４２と対向して、保持部２２の先端に接続または隣接して円板形状の第２リジット基板４４が取り付けられている（図２）。ＬＥＤ光源部２０は、第１および第２リジット基板４２，４４の間でヒートパイプ１８に取り付けられている。また、第１および第２リジット基板４２，４４の間には、空中でＬＥＤ光源部２０の傍らを通るワイヤまたはジャンパ線４６が設けられている（図３）。

［ＬＥＤ光源部の構成］

次に、図４〜図６を参照して、このＬＥＤヘッドライトバルブ１０におけるＬＥＤ光源部２０の構成を詳細に説明する。

ＬＥＤ光源部２０は、ヒートパイプ１８の先端部１８ａに装着される筒状体として構成されている。より詳しくは、ＬＥＤ光源部２０は、周回方向で多角形（この実施形態では７角形）に折れ曲がってヒートパイプ１８の先端部１８ａの外周に装着される筒状のフレキシブル基板５０と、このフレキシブル基板５０の軸方向の中央部にて周回方向に一列または複数列（この実施形態では２列）に並んでフレキシブル基板５０の多角形（７角形）の全部の面（７面）に実装されている複数個（２×７＝１４個）の表面実装型のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)と、周回方向に分割されてフレキシブル基板５０の多角形（７角形）の裏面とヒートパイプ１８との間に配置されている複数個（７個）の金属板片５６(1)〜５６(7)とを有している。

この実施形態におけるヒートパイプ１８は、その両端が閉塞している中空のパイプで構成されており、図５に示すように、ＬＥＤ光源部２０を装着する部分（パイプ先端部分）１８ａの外周面が周回方向でフレキシブル基板５０に対応する多角形（７角形）に整形されている。

図４および図６に示すように、フレキシブル基板５０の多角形（７角形）の各面には、第１リジッド基板４２と第１列のＬＥＤチップ５２(n)との間、第１列のＬＥＤチップ５２(n)と第２列のＬＥＤチップ５４(n)との間、第２列のＬＥＤチップ５４(n)と第２リジッド基板４４との間で、ヒートパイプ１８の軸方向に延びる配線用導体またはパターン配線５８，６０，６２がそれぞれ形成されている。そして、これらの配線用導体５８，６０，６２の両端にはフレキシブル基板５０のおもて面上に露出するランド５８ａ／５８ｂ，６０ａ／６０ｂ，６２ａ／６２ｂがそれぞれ形成されている。

第１リジッド基板４２寄りの配線用導体５８においては、一方のランド５８ａが第１リジッド基板４２上のランド６４ａに半田ごてを用いるハンダ付け６６で接続され、他方のランド５８ｂが第１列のＬＥＤチップ５２(n)の一方（正極）の端子５２(+)にリフローのハンダ付け（図示せず）で接続される。中間の配線用導体６０においては、一方のランド６０ａが第１列のＬＥＤチップ５２(n) の他方（負極）の端子５２(-)にリフローのハンダ付け（図示せず）で接続され、他方のランド６０ｂが第２列のＬＥＤチップ５４(n)の一方（正極）の端子５４(+)にリフローのハンダ付け（図示せず）で接続される。また、第２リジッド基板４４寄りの配線用導体６２においては、一方のランド６２ａが第２列のＬＥＤチップ５４(n)の他方（負極）の端子５２(-)にリフローのハンダ付け（図示せず）で接続され、他方のランド６２ｂが第２リジッド基板４４上のランド６８ａに半田ごてを用いるハンダ付け７０で接続される。

第１リジッド基板４２と第２リジッド基板４４との間でフレキシブル基板５０の多角形（７角形）の各面に搭載されている第１列および第２列のＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)は、上記のような電気配線および結線により、フレキシブル基板５０上の配線用導体配線５８，６０，６２を介して電気的に直列接続される。この実施形態では、ＬＥＤ光源部２０に含まれる全て（n＝1〜7）の第１列および第２列のＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)を電気的に直列接続しており、図示省略するが、その直列接続のための結線を第１および第２リジッド基板４２，４４上および／またはフレキシブル基板５０上で行っている。第１および第２リジッド基板４２，４４はジャンパ配線を提供し、それらのリジッド基板上に形成されているランド６４ａ，６８ａおよび配線用導体（パターン配線）６４，６８は空中ジャンパ線４６、電気ケーブル３２（図１）等を介してヘッドライト電源に電気的に接続される。なお、フレキシブル基板５０の基端部は、保持部２２の中に延びていてもよい（つまり、ヒートパイプ１８と保持部２２との間に介在していてもよい）。

図２に示すように、第２リジッド基板４４には、ＬＥＤ光源部２０の温度を検出するための温度センサ４５が取り付けられている、この温度センサ４５の出力端子は、第２リジッド基板４４および電気ケーブル３２等を介してヘッドランプ電源のコントローラ（図示せず）に電気的に接続されている。このコントローラは、ヘッドランプ電源よりＬＥＤ光源部２０に供給される電力またはＬＥＤ励起電流を制御し、温度センサ４５の測定温度が設定値（たとえば８０℃）に達した時はＬＥＤ励起電流を絞って、ＬＥＤ光源部２０の温度を常時設定温度以下に保つようにしている。

図５および図６において、フレキシブル基板５０の多角形（７角形）の各面の裏面とヒートパイプ１８との間に配置されている各金属板片５６(n)は、熱伝導性の高い金属たとえば銅からなり、熱抵抗の高い接着剤を介さずに、フレキシブル基板５０に対しては加圧貼り合せで接合され、ヒートパイプ１８に対してはハンダ付け層７２を介して金属接合されている。

ヒートパイプ１８は、銅製の管の中に作動液体（水、アセトン等）を適量封入するとともに、内壁に毛細管構造を施し、内部を真空状態にしている。ＬＥＤヘッドライトバルブ１０が点灯している時は、ヒートパイプ１８のＬＥＤ光源部２０を装着している一端部（加熱部）１８ａの中で作動液体が蒸発して蒸気が発生し、その蒸気がヒートパイプ１８の他端部（冷却部）１８ｂへ移動して、そこで凝縮して液化し、この液化した作動流体が毛細管現象により加熱部１８ａへ還流するようになっている。ヒートパイプ１８のサイズ、特にその太さは、小さいほどそれに装着するＬＥＤ光源部２０の口径サイズをハロゲンランプのフィラメントに近づけることができる。この実施形態では、従来のもの（通常６ｍｍ以上）に比して格段に細い（３ｍｍ以下の）銅管を使用可能としている。なお、一般のハロゲンランプに用いられているスプリング型フィラメントの太さ（直径）は１〜２ｍｍである。

［実施形態における作用］

この実施形態におけるＬＥＤヘッドライトバルブ１０は、上記のようにヒートシンク２６と結合したヘッドライトバルブユニットとして灯具本体１２に着脱可能に取り付けられ、点灯時にはヘッドライト電源より電気ケーブル３２を介して所定のＬＥＤ駆動電流を供給される。

ＬＥＤ光源部２０においては、フレキシブル基板５０上の全て（n＝1〜7）のＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)が同一の駆動電流の下で発光する。これらのＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)から各々一定の広がり角で放射されたＬＥＤ光は、ＬＥＤ光源部２０の軸方向および周回方向の周囲で重なり合い、灯具本体１２内の反射板（図示せず）で反射してから、ライト前面のレンズ（図示せず）を通り抜けて当該車両の前方に所定の光度、色温度、照射範囲で照射される。

この実施形態のＬＥＤヘッドライトバルブ１０においては、ＬＥＤ光源部２０の支持体（ＬＥＤ支持体）に外径３ｍｍ以下の非常に細いヒートパイプ１８が用いられ、軸方向において第１列のＬＥＤチップ５２(n)と第２列のＬＥＤチップ５４(n)とが非常に狭い隙間（たとえば０．２ｍｍ）を挟んで近接しているだけでなく、ＬＥＤ光源部２０の周回方向においても第１列のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)同士および第２列のＬＥＤチップ５４(1)〜５４(7)同士がそれぞれ非常に狭い隙間（たとえば０．６ｍｍ）を挟んで近接しているため、ＬＥＤ光源部２０の形状・サイズをハロゲンランプのフィラメントに可及的に近づけることが可能であり、当該灯具本体１２にハロゲンランプが装着されている場合と実質的に同等の照射指向性ないし配光特性を得ることができる。

さらに、各々のＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)より発せられる熱の一部は、フレキシブル基板５０およびその真下（径方向内側）の金属板片５６(n)を介してヒートパイプ１８に送られるとともに、他の熱の一部は各々のＬＥＤチップ５２(n)，５４(n)から配線用導体５８，６０，６２上を移動する途中でフレキシブル基板５０およびその真下（径方向内側）の金属板片５６(n)を介してヒートパイプ１８に送られる。金属板片５６(n)は、それ自体が熱伝導性の高い金属（銅）からなり、かつフレキシブル基板５０とは加圧貼り合せで結合され、ヒートパイプ１８とはハンダ付け７２で金属接合されているので、上方からの熱を非常に高い熱コンダクタンスでヒートパイプ１８に伝えることができる。

ヒートパイプ１８は、ＬＥＤ光源部２０より金属板片５６(1)〜５６(7)を介してその加熱部１８ａに受け取った熱をヒートパイプの熱輸送作用によって灯具本体１２の外の冷却部１８ｂに送り、そこでヒートシンク２６へ移す。ヒートシンク２６に移った熱は、そこで滞留を生じることなく、リボン形状のヒートシンクの輪の中を移動し、移動の過程で大気中に放出される。なお、図示のヒートシンク２６の構成は一例であり、この実施形態におけるＬＥＤヘッドライトバルブ１０は、冷却ファンを備えるヒートシンクや、水冷式ヒートシンクなど任意のヒートシンクと結合可能である。

この実施形態では、ヒートパイプ１８の中間部ないし他端部（冷却部）１８ｂに嵌合（結合）する熱伝導性の高い筒状保持部２２、フランジ筒部３６ａおよびジョイント部２４がヒートパイプ１８の加熱部１８ａとヒートシンク２６との間に介在し、さらには金属板片５６(1)〜５６(7)が筒状保持部２２とヒートパイプ１８との間に介在することによって、ヒートパイプ１８回りの熱輸送作用ないし放熱作用が著しく高められている。つまり、ヒートパイプ１８の周囲に熱的に結合して設けられているそれらの熱伝導性部材（２２，３６ａ，２４，５６(1)〜５６(7)）が、細いヒートパイプ１８の熱輸送能力を十分に補っている。このような高効率の放熱機構により、多数個のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)を高密度に実装しているＬＥＤ光源部２０において、放熱不良に起因するＬＥＤ発光特性（特に輝度）の低下やＬＥＤ寿命の低下を効果的に防止することができる。

［ＬＥＤ光源部の製作方法］

次に、図７〜図９を参照して、この実施形態におけるＬＥＤ光源部２０を製作する方法（一実施例）を説明する。この実施例では、ヒートパイプ１８の外径を３ｍｍとした。

先ず、図７の（ａ），（ｂ）に示すように、フレキシブル基板５０の母材となるフレキシブルプリント基板５０Ｍと金属板片５６(1)〜５６(7)の母材となる金属プレート５６Ｍとをそれぞれ製作する。

フレキシブルプリント基板５０Ｍは、プラスチック（たとえばポリイミド）のベースフィルムの片面（または両面）に銅箔を貼り合せ、エッチング加工により銅箔の不要部分を取り除いて（パターン配線部分の銅箔を残し）、その上にカバーフィルムを被せたものである。ランド５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂが設けられている面がおもて面である。この実施例では、フレキシブルプリント基板５０Ｍの厚さ寸法、縦（長さ）寸法Ｌ_５０Ｍおよび横（幅）寸法Ｗ_５０Ｍをそれぞれ０．１５ｍｍ、４０ｍｍ、１３．２ｍｍとした。

金属プレート５６Ｍは、一枚の薄い銅板から打ち抜き加工またはエッチング加工によって製作されるものであり、金属板片５６(1)〜５６(7)間の隙間に相当する複数本（６本）の縦穴またはスリットＧ_５６Ｍが形成される。この実施例では、金属プレート５６Ｍの厚さ寸法、縦（長さ）寸法Ｌ_５６Ｍおよび横（幅）寸法Ｗ_５６Ｍをそれぞれ０．５ｍｍ、４０ｍｍ、１２．４ｍｍとし、スリットＧ_５６Ｍの幅寸法を０．９ｍｍ、金属条部（板片部）５６(1)〜５６(7)の幅寸法を１ｍｍとした。

次に、図８の（ａ）に示すように、上記構成のフレキシブルプリント基板５０Ｍの裏面に金属プレート５６Ｍをプレス加工機により加圧して貼り合せる。この加圧貼り合せ加工により、図８の（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板５０Ｍの裏面に金属プレート５６Ｍが接着剤を介さずに一体結合された積層板［５０Ｍ／５６Ｍ］が得られる。

次に、図８の（ｃ）に示すように、積層板［５０Ｍ／５６Ｍ］上にＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)を実装する。このＬＥＤ実装工程では、フレキシブルプリント基板５０Ｍの各ランド５８ｂ，６０ａ，６０ｂ，６２ａ上にＬＥＤ耐熱温度より低い適度な融点（たとえば２２０℃）のクリームハンダ（図示せず）を介して第１列および第２列のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，ＬＥＤチップ５４(1)〜５４(7)の各対応するリード端子５２(+)，５２(-)，５４(+)，５４(-)を載せて、加熱炉またはホットプレート等を用いてリフローのハンダ付けを行う。この実施形態では、ＬＥＤチップ５２(ｎ)，５４(ｎ)の平面視サイズを１．７ｍｍ（縦）×１．３ｍｍ（幅）とした。

次に、図８の（ｃ）に示す点線Ｈ_１，Ｈ_２に沿って積層体［５０Ｍ／５６Ｍ］の両端部を切断して除去する。そうすると、図８の（ｄ）および図８の（ｅ）（上から見た側面図）に示すように、フレキシブル基板５０の裏面に複数個（７個）の凸条の金属板片５６(1)〜５６(7)が一定の隙間（Ｇ_５６Ｍ）を隔てて平行に並んで結合されている「すだれ」状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］が得られる。この「すだれ」状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］は、長さ方向ではリジッドであるが、幅方向では可撓性であり、金属板片５６(1)〜５６(7)間の隙間（Ｇ_５６Ｍ）の部位にて容易に折り曲げられる。

一方で、図９の（ａ）に示すように、ヒートパイプ１８を用意する。この実施形態では、外径が３ｍｍの中空銅パイプをヒートパイプ１８に用いた。

次に、図９の（ｂ）に示すように、ヒートパイプ１８の一端部（加熱部）１８ａの外周面を旋盤加工機により切削して多角形（７角形）に整形する。

次に、図９の（ｃ）に示すように、ヒートパイプ１８の多角形の一端部（加熱部）１８ａの外周面にクリームハンダ８０を塗る。ここで、クリームハンダ８０の融点は、ＬＥＤ実装に用いたクリームハンダの融点（２２０℃）より低く、たとえば１８０℃とする。

次いで、図９の（ｄ）に示すように、ヒートパイプ１８の多角形端部１８ａの外周面に上記「すだれ」状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］を周回方向に巻くようにして筒状に装着する。この場合、７個の金属板片５６(1)〜５６(7)がヒートパイプ１８の多角形端部１８ａの７つの面にそれぞれ平行に重なるように、つまり多角形端部１８ａの６つの角部に金属板片５６(1)〜５６(7)間の６個の隙間Ｇ_５６Ｍがそれぞれ当たるように、周回方向で位置合わせをする。

次いで、上記のようにしてヒートパイプ１８に装着された筒状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］を加熱炉またはホットプレート等によりたとえば２００℃付近の加熱温度で加熱してクリームハンダ８０を溶かし、直後に冷やしてハンダ８０を凝固させる（図６のハンダ付け層７２）。これにより、ヒートパイプ１８の多角形端部１８ａの各面に各金属板片５６(1)〜５６(7)がハンダ付けで接合される。このハンダ付けでは、クリームハンダ８０が溶けても、フレキシブル基板５０上でＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)回りの凝固ハンダは溶けない。つまり、フレキシブル基板５０上でハンダが流れたり、ＬＥＤチップが位置ずれするようなことはない。こうして「すだれ」状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］がヒートパイプ１８の多角形端部１８ａに筒状に巻かれて積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］の裏面の金属板片５６(1)〜５６(7)がヒートパイプ１８の加熱部１８ａにハンダ付けで金属接合されることで、ＬＥＤ発光部２０の基本形態が出来上がる。

上記のようにして製作されるこの実施形態のＬＥＤ光源部２０は、細いヒートパイプ１８に金属板片５６(1)〜５６(7)およびフレキシブル基板５０を介して多数のＬＥＤチップ５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)を高密度に取り付けている。特に、ヒートパイプ１８の周回方向において、ＬＥＤ実装密度の非常に高いことが特徴的である。ＬＥＤ実装密度を示す一つの指標として、同周回方向において、フレキシブル基板のサイズをＬ、ＬＥＤチップ５２(n) ／５４(n)のサイズをＡ、ＬＥＤチップ５２(n) ／５４(n)の数をＮとすると、この実施形態では、Ｌ＝１３．２ｍｍ、Ａ＝１．３ｍｍ、Ｎ＝７であるから、ＬＥＤ発光面のループ占有率Ａ×Ｎ／Ｌは約０．７（７０％）である。

また、この実施形態においては、上記のような構成により、ＬＥＤ光源部２０のＬＥＤ実装に際してハンダ付けの不良がまったく生じない。参考例として、ＬＥＤ単体毎の個別基板をヒートパイプの側面に多数貼り付ける構成において、高密度化を図ろうとすれば、ＬＥＤ基板の幅が狭くなることにより、ＬＥＤ電極と周囲の導体との間で余剰はんだが散らばって短絡故障を生じやすい。

さらに、この実施形態においては、フレキシブル基板５０が金属板片５６(1)〜５６(7)を介してすだれ状の形態でヒートパイプ１８に巻かれることにより、周回方向で多角形（７角形）の各面を平坦に保ちつつヒートパイプ１８との結合関係を安定に維持することができる。各々のＬＥＤチップ５２(n)，ＬＥＤチップ５４(n)は、フレキシブル基板５０のそのような多角形（７角形）の各面に平坦に搭載されるので、ＬＥＤ端子に周回方向の曲げ応力を受けずに済み、実装状態を安定に維持することができる。

［他の実施形態又は変形例］

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。

たとえば、上述した実施形態は、ＬＥＤ光源部２０を周回方向において７角形の多面体に構成したが、８角形以上あるいは６角形以下の多角形にすることも可能であり、フレキシブル基板５０の多角形の面の一部にだけＬＥＤチップを実装する構成も可能である。また、上記実施形態は、ＬＥＤ光源部２０にＬＥＤチップを軸方向に２つ（２列）配置したが、１つ（１列）または３つ以上（３列以上）の配置とすることも可能である。

上記実施形態は、ＬＥＤ光源部２０に設けられるＬＥＤチップを電気的に全部直列に接続した。しかし、全部並列に接続する構成あるいは直列接続と並列接続を組み合わせる構成も可能である。ヒートパイプ１８の形状は任意であり、たとえば湾曲していてもよい。

また、上記実施形態では、ヒートパイプ１８のＬＥＤ光源部２０を装着する部分（加熱部）１８ａの外周面をフレキシブル基板に対応する多角形に形成することにより、ＬＥＤ光源部２０とヒートパイプ１８との間の熱コンダクタンスを最大限に高くすることができる。しかし、一変形例として、ヒートパイプ１８のＬＥＤ発光部２０を装着する部分（加熱部）１８ａの外周面が円形（丸パイプのまま）であってもよい。ヒートパイプ１８の丸い外周面に対しても、そこに「すだれ」状の積層体［５０／５６(1)〜５６(7)］を上記と同様に巻回し、周回方向で分割されている複数個の金属板片５６(1), ５６(2)・・をヒートパイプ１８の外周面に上記と同様のハンダ付けで金属接合することができる。この場合にも、多角形の各面にＬＥＤチップを実装しているフレキシブル基板５０は、当該多角形に倣って周回方向で分割されている複数個の金属板片５６(1), ５６(2)・・を背にしてヒートパイプ１８に結合されることで、その多角形の筒状形体を安定に保持することができる。

１０ ＬＥＤヘッドライトバルブ
１２ 灯具本体
２０ ＬＥＤ光源部
２２ 保持部
２４ ジョイント部
２６ ヒートシンク
３６ フランジ
４２，４４ リジッド基板
５０ フレキシブル基板
５２(1)〜５２(7)，５４(1)〜５４(7)，５２(n)，５２(n) ＬＥＤチップ
５６(1)〜５６(7)，５６(n) 金属板片
５８，６０，６２ 配線用導体（パターン配線）
６６，７０ ハンダ付け
７２ ハンダ付け層
８０ クリームハンダ

Claims (13)

1. 車両用ヘッドライトの灯具本体に取り付けられるヘッドライトバルブであって、
   少なくとも一端部が前記灯具本体の中に配置され、他端部がヒートシンクに熱的に結合可能なヒートパイプと、
   周回方向で多角形に折れ曲がって前記ヒートパイプの前記一端部の外周に装着されているフレキシブル基板と、
   周回方向に一列または複数列に並んで前記フレキシブル基板の多角形の一部または全部の面に実装されている複数個のＬＥＤ素子と、
   周回方向に分割されて前記フレキシブル基板の多角形の裏面と前記ヒートパイプとの間に配置されている複数個の金属板片と
   を有するヘッドライトバルブ。
2. 前記フレキシブル基板は、前記複数個のＬＥＤ素子を搭載している多角形の一部または全部の面上でそれぞれの前記ＬＥＤ素子の電気的な結線のために前記ヒートパイプの軸方向と平行に延びる第１の配線用導体を有している、請求項１記載のヘッドライトバルブ。
3. 前記フレキシブル基板の両端部に近接して前記ヒートパイプに取り付けられ、前記フレキシブル基板の前記第１の配線用導体と電気的に接続される第２の配線用導体が形成されているリジッド基板を有する、請求項２に記載のヘッドライトバルブ。
4. 前記複数個の金属板片は、前記ヒートパイプの軸方向において前記フレキシブル基板と同じ長さを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
5. 前記複数個のＬＥＤ素子は、前記ヒートパイプに装着される前の前記フレキシブル基板にあらかじめ実装されている、請求項１〜４のいずれか一項記載のヘッドライトバルブ。
6. 前記複数個の金属板片は、前記ヒートパイプに装着される前の前記フレキシブル基板の裏面にあらかじめ加圧貼り合せで結合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
7. 前記ヒートパイプの前記フレキシブル基板を装着する部分の外周面は、周回方向で前記フレキシブル基板に対応する多角形に形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
8. 前記ヒートパイプの前記フレキシブル基板を装着する部分の外周面は、円形に形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
9. 前記複数個の金属板片は、前記ヒートパイプの外周面に金属接合されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
10. 前記金属接合は、ハンダ付けまたはロウ付けである、請求項９に記載のヘッドライトバルブ。
11. 前記ヒートパイプの外周面を保持し、前記ヒートシンクに接続可能な熱伝導性の筒状体を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
12. 前記ヒートパイプの外径は３ｍｍ以下である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。
13. 前記ヒートパイプの周回方向において前記フレキシブル基板のサイズをＬ、前記ＬＥＤ素子の発光面のサイズをＡ、前記ＬＥＤ素子の個数をＮとすると、Ａ×Ｎ／Ｌは０．７以上である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のヘッドライトバルブ。

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