JP2021093332A - 車両用照明装置、および車両用灯具 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱部の位置のばらつきを抑制す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、一方の端部に開口する第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に開口する第2の凹部と、を有するソケットと;板状を呈し、前記第2の凹部の内部に設けられた伝熱部と;少なくとも1つの発光素子を有し、前記伝熱部の、前記第2の凹部の底面側とは反対側の面に設けられた発光モジュールと;車両用照明装置の中心軸に沿った方向から見た場合に、第1の端部が前記第2の凹部の外側に位置し、前記第1の端部とは反対側の第2の端部が前記伝熱部の側面、および、前記伝熱部の側面に開口する第3の凹部の内壁の少なくともいずれかに接触する、複数の支持部と;前記伝熱部の側面と前記第2の凹部の側面との間に設けられた伝熱層と;を具備している。【選択図】図3
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。
省エネルギー化や長寿命化などの観点から、フィラメントを備えた車両用照明装置に代えて発光ダイオードを備えた車両用照明装置の普及が進んでいる。
ここで、発光ダイオードに電圧を印加すれば、発光ダイオードから光が放射されるが、熱も生じることになる。そのため、発生した熱により発光ダイオードの温度が上昇することになる。この場合、発光ダイオードの温度が高くなり過ぎると、発光ダイオードの機能が低下したり、発光ダイオードの寿命が短くなったりするおそれがある。
ここで、発光ダイオードに電圧を印加すれば、発光ダイオードから光が放射されるが、熱も生じることになる。そのため、発生した熱により発光ダイオードの温度が上昇することになる。この場合、発光ダイオードの温度が高くなり過ぎると、発光ダイオードの機能が低下したり、発光ダイオードの寿命が短くなったりするおそれがある。
そこで、発光ダイオードが設けられた基板と、ソケットとの間に金属を用いた伝熱部を設ける技術が提案されている。伝熱部が設けられていれば、発光ダイオードにおいて発生した熱をソケットに伝え易くなる。そのため、発光ダイオードの温度上昇を抑制することができる。
伝熱部は、インサート成形法を用いて、ソケットの端部に埋め込まれる場合がある。この様にすれば、伝熱部をソケットに密着させることができるので、伝熱部とソケットとの間の熱伝達を容易とすることができる。ところが、車両用照明装置(発光ダイオード)の、点灯と消灯が繰り返し行われると、伝熱部とソケットとの間に熱応力が繰り返し発生して、経時的に、ソケットと伝熱部との間に隙間が生じる場合がある。ソケットと伝熱部との間に隙間が生じると、ソケットへの熱伝導が阻害されたり、伝熱部や基板に温度分布が生じ易くなったりして、発光ダイオードの温度上昇を抑制できなくなるおそれがある。
また、ソケットの端部に凹部を設け、伝熱部を凹部の内部に接着したり、伝熱部を凹部の内部に熱伝導グリスを介して取り付けたりする技術が提案されている。接着剤や熱伝導グリスを用いる場合には、伝熱部と凹部の内壁との間に、接着剤や熱伝導グリスを設けるための隙間が設けられる。そのため、ソケットの凹部に対する伝熱部の位置がばらつく場合がある。ソケットの凹部に対する伝熱部の位置がばらつくと、隙間の寸法、ひいては接着剤の層や熱伝導グリスの層の寸法が変動することになる。これらの層の寸法が変動すると、ソケットへの熱伝導が変動して、伝熱部や基板に温度分布が生じ易くなる。
また、基板の、発光ダイオードが設けられた領域の中心は、ソケットの中心軸に合わせられるため、ソケットに対する伝熱部の位置がばらつくと、基板に対する伝熱部の位置がばらつくことになる。基板に対する伝熱部の位置がばらつくと、基板の放熱特性がばらついて、伝熱部や基板に温度分布が生じ易くなる。
そこで、ソケットの凹部に対する伝熱部の位置のばらつきを抑制することができる技術の開発が望まれていた。
そこで、ソケットの凹部に対する伝熱部の位置のばらつきを抑制することができる技術の開発が望まれていた。
本発明が解決しようとする課題は、伝熱部の位置のばらつきを抑制す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、一方の端部に開口する第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に開口する第2の凹部と、を有するソケットと;板状を呈し、前記第2の凹部の内部に設けられた伝熱部と;少なくとも1つの発光素子を有し、前記伝熱部の、前記第2の凹部の底面側とは反対側の面に設けられた発光モジュールと;車両用照明装置の中心軸に沿った方向から見た場合に、第1の端部が前記第2の凹部の外側に位置し、前記第1の端部とは反対側の第2の端部が前記伝熱部の側面、および、前記伝熱部の側面に開口する第3の凹部の内壁の少なくともいずれかに接触する、複数の支持部と;前記伝熱部の側面と前記第2の凹部の側面との間に設けられた伝熱層と;を具備している。
本発明の実施形態によれば、伝熱部の位置のばらつきを抑制す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。
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。
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、および伝熱部40を設けることができる。
図2は、図1における車両用照明装置1のA−A線断面図である。
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、および伝熱部40を設けることができる。
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を有することができる。
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ることができる。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13側とは反対側の端部に開口する凹部11a(第1の凹部の一例に相当する)を有することができる。
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ることができる。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13側とは反対側の端部に開口する凹部11a(第1の凹部の一例に相当する)を有することができる。
装着部11には、少なくとも1つのスリット11bを設けることができる。スリット11bの内部には、基板21の角部を設けることができる。装着部11の周方向におけるスリット11bの寸法(幅)は、基板21の角部の寸法よりも僅かに大きくすることができる。この様にすれば、スリット11bの内部に基板21の角部を挿入することで、基板21の位置決めを行うことができる。
また、スリット11bを設けるようにすれば、基板21の平面形状を大きくすることができる。そのため、基板21上に実装する素子の数を増加させることができる。あるいは、装着部11の外形寸法を小さくすることができるので、装着部11の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。
また、凹部11aの底面11a1に開口する凹部11c(第2の凹部の一例に相当する)を設けることができる。すなわち、ソケット10は、一方の端部に開口する凹部11cと、凹部11aの底面11a1に開口する凹部11cを有することができる。凹部11cの内部には、伝熱部40を設けることができる。
バヨネット12は、装着部11の外側面に設けることができる。例えば、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と対峙させることができる。バヨネット12は、複数設けることができる。バヨネット12は、車両用照明装置1を車両用灯具100の筐体101に装着する際に用いることができる。バヨネット12は、ツイストロックに用いることができる。
フランジ13は、板状を呈したものとすることができる。例えば、フランジ13は、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の外側面よりも車両用照明装置1の外方に位置することができる。
放熱フィン14は、フランジ13の、装着部11側とは反対側に設けることができる。放熱フィン14は、少なくとも1つ設けることができる。例えば、図1に例示をしたソケット10には複数の放熱フィンが設けられている。複数の放熱フィン14は、所定の方向に並べて設けることができる。放熱フィン14は、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、コネクタ105を挿入する孔10bを設けることができる。孔10bには、シール部材105aを有するコネクタ105を挿入することができる。そのため、孔10bの断面形状および断面寸法は、シール部材105aを有するコネクタ105の断面形状および断面寸法に適合させることができる。
ソケット10は、発光モジュール20と給電部30を保持する機能と、発光モジュール20において発生した熱を外部に伝える機能を有することができる。そのため、ソケット10は、金属などの熱伝導率の高い材料から形成するのが好ましい。
また、近年においては、ソケット10は、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、軽量であることが望まれている。そのため、ソケット10は、高熱伝導性樹脂から形成することがさらに好ましい。高熱伝導性樹脂は、例えば、樹脂と無機材料を用いたフィラーを含む。高熱伝導性樹脂は、例えば、PET(Polyethylene terephthalate)やナイロン等の樹脂に、炭素や酸化アルミニウムなどを用いたフィラーを混合させたものとすることができる。
また、近年においては、ソケット10は、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、軽量であることが望まれている。そのため、ソケット10は、高熱伝導性樹脂から形成することがさらに好ましい。高熱伝導性樹脂は、例えば、樹脂と無機材料を用いたフィラーを含む。高熱伝導性樹脂は、例えば、PET(Polyethylene terephthalate)やナイロン等の樹脂に、炭素や酸化アルミニウムなどを用いたフィラーを混合させたものとすることができる。
高熱伝導性樹脂を含み、装着部11、バヨネット12、フランジ13、および放熱フィン14が一体に成形されたソケット10とすれば、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る。また、ソケット10の重量を軽くすることができる。この場合、装着部11、バヨネット12、フランジ13、および放熱フィン14は、射出成形法などを用いて、一体成形することができる。また、インサート成形法などを用いて、ソケット10と給電部30を一体成形することもできる。
発光モジュール20は、伝熱部40の、凹部11cの底面側とは反対側の面に設けることができる。
発光モジュール20は、基板21、発光素子22、抵抗23、制御素子24、枠部25、封止部26、およびワイヤー配線27を有することができる。
発光モジュール20は、基板21、発光素子22、抵抗23、制御素子24、枠部25、封止部26、およびワイヤー配線27を有することができる。
基板21は、例えば、伝熱部40の上に接着することができる。基板21を伝熱部40に接着する接着剤は、後述する、伝熱部40を凹部11cの内部に接着する接着剤と同じとすることができる。基板21は、板状を呈したものとすることができる。基板21の平面形状は、例えば、四角形とすることができる。基板21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)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。また、基板21は、単層構造を有するものであってもよいし、多層構造を有するものであってもよい。
また、基板21の表面には、配線パターン21aを設けることができる。配線パターン21aは、例えば、銀を主成分とする材料から形成することもできるし、銅を主成分とする材料などから形成することもできる。
発光素子22は、基板21の、伝熱部40側とは反対側に設けることができる。発光素子22は、少なくとも1つ設けることができる。図1および図2に例示をした車両用照明装置1の場合には、複数の発光素子22が設けられている。複数の発光素子22が設けられる場合には、複数の発光素子22を直列接続することができる。また、発光素子22は、抵抗23と直列接続することができる。
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は、チップ状の発光素子とすることが好ましい。チップ状の発光素子22とすれば、発光素子22が設けられる領域を小さくすることができるので、基板21の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。チップ状の発光素子22は、COB(Chip On Board)により実装することができる。発光素子22は、上下電極型の発光素子、上部電極型の発光素子、あるいはフリップチップ型の発光素子とすることができる。図1および図2に例示をした発光素子22は、上下電極型の発光素子である。上下電極型の発光素子、あるいは上部電極型の発光素子の場合には、発光素子22は、ワイヤー配線27を介して配線パターン21aと電気的に接続することができる。発光素子22は、例えば、ワイヤーボンディング法を用いて配線パターン21aと電気的に接続することができる。フリップチップ型の発光素子の場合には、発光素子22は、配線パターン21aに直接実装することができる。
発光素子22は、チップ状の発光素子とすることが好ましい。チップ状の発光素子22とすれば、発光素子22が設けられる領域を小さくすることができるので、基板21の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。チップ状の発光素子22は、COB(Chip On Board)により実装することができる。発光素子22は、上下電極型の発光素子、上部電極型の発光素子、あるいはフリップチップ型の発光素子とすることができる。図1および図2に例示をした発光素子22は、上下電極型の発光素子である。上下電極型の発光素子、あるいは上部電極型の発光素子の場合には、発光素子22は、ワイヤー配線27を介して配線パターン21aと電気的に接続することができる。発光素子22は、例えば、ワイヤーボンディング法を用いて配線パターン21aと電気的に接続することができる。フリップチップ型の発光素子の場合には、発光素子22は、配線パターン21aに直接実装することができる。
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、伝熱部40側とは反対側に設けることができる。抵抗23は、配線パターン21aと電気的に接続することができる。抵抗23は、例えば、表面実装型の抵抗器、リード線を有する抵抗器(酸化金属皮膜抵抗器)、スクリーン印刷法などを用いて形成された膜状の抵抗器などとすることができる。なお、図1に例示をした抵抗23は、膜状の抵抗器である。
膜状の抵抗器の材料は、例えば、酸化ルテニウム(RuO2)とすることができる。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。抵抗23が膜状の抵抗器であれば、抵抗23と基板21との接触面積を大きくすることができるので、放熱性を向上させることができる。また、複数の抵抗23を一度に形成することができる。そのため、生産性を向上させることができる。また、複数の抵抗23における抵抗値のばらつきを抑制することができる。
ここで、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から照射される光の明るさ(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から照射される光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とができる。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が表面実装型の抵抗器やリード線を有する抵抗器などの場合には、発光素子22の順方向電圧特性に応じて適切な抵抗値を有する抵抗23を選択することができる。抵抗23が膜状の抵抗器の場合には、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。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。
制御素子24は、基板21の、伝熱部40側とは反対側に設けることができる。制御素子24は、配線パターン21aと電気的に接続することができる。制御素子24は、逆方向電圧が発光素子22に印加されないようにするため、および、逆方向からのパルスノイズが発光素子22に印加されないようにするために設けることができる。制御素子24は、例えば、ダイオードとすることができる。制御素子24は、例えば、表面実装型のダイオードや、リード線を有するダイオードなどとすることができる。図1に例示をした制御素子24は、表面実装型のダイオードである。
その他、発光素子22に関する導通の検出や、誤点灯防止などのために、プルダウン抵抗を設けることもできる。また、配線パターン21aや膜状の抵抗器などを覆う被覆部を設けることもできる。被覆部は、例えば、ガラス材料を含むことができる。
枠部25は、基板21の、伝熱部40側とは反対側に設けることができる。枠部25は、基板21の上に接着することができる。枠部25は、枠状を呈している。枠部25に囲まれた領域には、少なくとも1つの発光素子22を設けることができる。例えば、枠部25は、複数の発光素子22を囲むことができる。
なお、射出成形法などを用いて枠部25を成形し、成形した枠部25を基板21に接着する場合を例示したがこれに限定されるわけではない。枠部25は、例えば、溶解した樹脂を、ディスペンサなどを用いて基板21の上に枠状に塗布し、これを硬化させることで形成することもできる。
また、枠部25は、発光素子22から出射した光を反射するリフレクタの機能を有することもできる。
なお、枠部25は、省くこともできる。枠部25が省かれる場合には、基板21の上にドーム状の封止部26が形成される。ただし、枠部25が設けられていれば、封止部26の形成範囲を規定することができる。そのため、封止部26の平面寸法が大きくなるのを抑制することができるので、基板21の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。
なお、枠部25は、省くこともできる。枠部25が省かれる場合には、基板21の上にドーム状の封止部26が形成される。ただし、枠部25が設けられていれば、封止部26の形成範囲を規定することができる。そのため、封止部26の平面寸法が大きくなるのを抑制することができるので、基板21の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。
封止部26は、枠部25の内側に設けることができる。封止部26は、枠部25により囲まれた領域を覆うことができる。封止部26は、発光素子22およびワイヤー配線27を覆うことができる。封止部26は、透光性を有する材料から形成することができる。封止部26は、例えば、枠部25により囲まれた領域に樹脂を充填することで形成することができる。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどを用いて行うことができる。充填する樹脂は、例えば、シリコーン樹脂などとすることができる。また、封止部26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)とすることができる。ただし、蛍光体の種類は、車両用照明装置1の用途などに応じて所定の発光色が得られるように適宜変更することができる。
なお、チップ状の発光素子22に代えて、表面実装型の発光素子や、砲弾型などのリード線を有する発光素子を用いることができる。表面実装型の発光素子や、砲弾型などのリード線を有する発光素子を用いる場合には、枠部25および封止部26を省くことができる。ただし、前述したように、基板21の小型化を考慮すると、発光素子22をチップ状の発光素子とし、枠部25および封止部26を設けることが好ましい。
給電部30は、給電端子31および保持部32を有することができる。
給電端子31は、ピン状体とすることができる。給電端子31は、凹部11aの底面11a1から突出することができる。給電端子31は、複数設けることができる。複数の給電端子31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31は、保持部32の内部を延びている。複数の給電端子31の、発光モジュール20側の端部は、基板21に設けられた配線パターン21aと半田付けすることができる。複数の給電端子31の放熱フィン14側の端部は、孔10bの内部に露出することができる。孔10bの内部に露出する複数の給電端子31には、コネクタ105を嵌め合わせることができる。給電端子31は、例えば、銅合金などの金属から形成することができる。なお、給電端子31の数、形状、配置、材料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。
給電端子31は、ピン状体とすることができる。給電端子31は、凹部11aの底面11a1から突出することができる。給電端子31は、複数設けることができる。複数の給電端子31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31は、保持部32の内部を延びている。複数の給電端子31の、発光モジュール20側の端部は、基板21に設けられた配線パターン21aと半田付けすることができる。複数の給電端子31の放熱フィン14側の端部は、孔10bの内部に露出することができる。孔10bの内部に露出する複数の給電端子31には、コネクタ105を嵌め合わせることができる。給電端子31は、例えば、銅合金などの金属から形成することができる。なお、給電端子31の数、形状、配置、材料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。
前述したように、ソケット10は熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。ところが、熱伝導率の高い材料は導電性を有している場合がある。例えば、炭素を含むフィラーを用いた高熱伝導性樹脂などは、導電性を有している。そのため、保持部32は、給電端子31と、導電性を有するソケット10との間を絶縁するために設けることができる。また、保持部32は、複数の給電端子31を保持する機能をも有することができる。なお、ソケット10が絶縁性を有する高熱伝導性樹脂(例えば、酸化アルミニウムを含むフィラーを含む高熱伝導性樹脂など)から形成される場合には、保持部32を省くことができる。この場合、ソケット10が複数の給電端子31を保持することができる。
保持部32は、絶縁性を有する樹脂から形成することができる。保持部32は、例えば、ソケット10に設けられた孔10aに圧入したり、孔10aの内壁に接着したりすることができる。
伝熱部40は、板状を呈し、凹部11cの内部に設けることができる。例えば、伝熱部40は、凹部11cの内部に接着することができる。伝熱部40を接着する接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。例えば、接着剤は、無機材料を用いたフィラーが混合された接着剤とすることができる。接着剤の熱伝導率は、例えば、0.5W/(m・K)以上、10W/(m・K)以下とすることができる。この場合、接着剤が硬化することで形成された層が、伝熱層41となる。
また、伝熱部40は、熱伝導グリス(放熱グリス)を含む層を介して、凹部11cの内部に設けることもできる。熱伝導グリスは、例えば、変性シリコーンに、無機材料を用いたフィラーが混合されたものとすることができる。熱伝導グリスの熱伝導率は、例えば、1W/(m・K)以上、5W/(m・K)以下とすることができる。この場合、伝熱部40と凹部11cの内壁との間に設けられた熱伝導グリスを含む層が、伝熱層41となる。
伝熱部40は、例えば、発光モジュール20において発生した熱が、ソケット10に伝わりやすくするために設けられる。そのため、伝熱部40は、熱伝導率の高い材料から形成することが好ましい。伝熱部40は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属から形成することができる。伝熱部40の平面形状には、特に限定はない。伝熱部40の平面形状は、例えば、円や、四角形や六角形などの多角形などとすることができる。また、伝熱部40には、複数の給電端子31との短絡を防ぐための切り欠きや孔を設けることができる。伝熱部40の平面寸法は、例えば、基板11の平面寸法と略同じとすることができる。
ここで、伝熱部40は、インサート成形法を用いて、ソケット10の凹部11aの底面11a1に埋め込むこともできる。インサート成形法を用いて、伝熱部40を凹部11aの底面11a1に埋め込めば、伝熱部40をソケット10に密着させることができるので、伝熱部40とソケット10との間の熱伝達を容易とすることができる。ところが、車両用照明装置1(発光素子22)の、点灯と消灯が繰り返し行われると、ソケット10と伝熱部40の、加熱と冷却が繰り返し生じることになる。材料が異なるため、ソケット10の熱膨張量と伝熱部40の熱膨張量は異なるものとなるので、加熱と冷却が繰り返し生じると、熱応力が繰り返し生じることになる。そのため、繰り返し生じた熱応力により、経時的に、ソケット10と伝熱部40との間に隙間が生じる場合がある。ソケット10と伝熱部40との間に隙間が生じると、ソケット10への熱伝導が阻害されたり、伝熱部40や基板11に温度分布が生じ易くなったりするおそれがある。熱伝導が阻害されたり、伝熱部40や基板11に温度分布が生じたりすると、発光素子22の温度上昇を抑制できなくなるおそれがある。
本実施の形態に係る車両用照明装置1においては、伝熱部40は、凹部11cの内部に接着、あるいは、熱伝導グリスを含む層を介して設けられている。この場合、接着剤から形成された層や熱伝導グリスを含む層が、熱応力に対する緩衝材となるので、経時的に隙間が発生するのを抑制することができる。
ここで、接着剤や熱伝導グリスを用いる場合には、伝熱部40の側面40bと凹部11cの側面11c2との間に、接着剤や熱伝導グリスを設けるための隙間が設けられる。そのため、凹部11cの内部において伝熱部40の位置がばらつくおそれがある。伝熱部40の位置がばらつくと、隙間の寸法、ひいては、伝熱層41(接着剤の層または熱伝導グリスの層)の寸法が変動することになる。伝熱層41の寸法が変動すると、ソケット10への熱伝導に分布が生じて、伝熱部40や基板11に温度分布が生じ易くなる。また、基板21の、発光素子22が設けられた領域の中心は、車両用照明装置1(ソケット10)の中心軸1aに合わせられるため、ソケット10に対する伝熱部40の位置がばらつくと、基板21に対する伝熱部40の位置がばらつくことになる。基板21に対する伝熱部40の位置がばらつくと、基板21の放熱特性がばらついて、伝熱部40や基板21に温度分布が生じ易くなる。
伝熱部40や基板11に温度分布が生じると、発光素子22の温度上昇を抑制できなくなるおそれがある。
伝熱部40や基板11に温度分布が生じると、発光素子22の温度上昇を抑制できなくなるおそれがある。
そこで、本実施の形態に係る車両用照明装置1には、複数の支持部11dが設けられている。車両用照明装置1の中心軸1aに沿った方向から見た場合に、支持部11dの一方の端部は凹部11cの外側に位置し、支持部11dの他方の端部は伝熱部40の側面40b、および、伝熱部40の側面40bに開口する凹部140b1、142aの内壁の少なくともいずれかに接触している。
図3(a)は、支持部11dを例示するための模式平面図である。
図3(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。
図3(a)、(b)に示すように、支持部11dの一方の端部11d1(第1の端部の一例に相当する)は凹部11cの外側に位置している。支持部11dの端部11d1側は、凹部11aの底面11a1に設けることができる。支持部11dの他方の端部11d2(第2の端部の一例に相当する)は伝熱部40の側面40bに接触している。支持部11dの端部11d2が伝熱部40の側面40bに接触していれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向における伝熱部40の位置のばらつきを抑制することができる。
図3(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。
図3(a)、(b)に示すように、支持部11dの一方の端部11d1(第1の端部の一例に相当する)は凹部11cの外側に位置している。支持部11dの端部11d1側は、凹部11aの底面11a1に設けることができる。支持部11dの他方の端部11d2(第2の端部の一例に相当する)は伝熱部40の側面40bに接触している。支持部11dの端部11d2が伝熱部40の側面40bに接触していれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向における伝熱部40の位置のばらつきを抑制することができる。
車両用照明装置1の中心軸1aに沿った方向から見た場合に、複数の支持部11dは、凹部11cの側面11c2に沿って、互いに離隔した位置に設けることができる。複数の支持部11dの数や配置には特に限定はないが、伝熱部40の平面形が四角形の場合には、伝熱部40の1つの側面40bに対して、少なくとも1つの支持部11dを設けることができる。この場合、伝熱部40の側面40bと接触する支持部11dの数が多くなれば、伝熱部40の位置のばらつきを抑制するのが容易となる。ただし、支持部11dの数が多くなり過ぎると、伝熱部40と凹部11cの側面11c2との間の接着剤の量が少なくなって、伝熱部40が脱離し易くなるおそれがある。そのため、伝熱部40の平面形が四角形の場合には、支持部11dは、伝熱部40の1つの側面40bに対して、1つまたは2つ程度設けることが好ましい。
図3(b)に示すように、支持部11dの端部11d2側は、伝熱部40の側面40bと凹部11cの側面11c2との間に設けることもできる。この様にすれば、支持部11dの剛性を高めることができるので、伝熱部40の位置を維持するのが容易となる。
複数の支持部11dの端部11d2と、凹部11cの側面11c2との間の距離H1は、略同一とすることが好ましい。距離H1が略同一であれば、伝熱層41の厚みを略同一とすることができるので、伝熱部40の側面40b側の熱伝導に分布が生じるのを抑制することができる。
複数の支持部11dは、射出成形法などにより、装着部11と一体に形成することができる。また、複数の支持部11dを別途形成し、凹部11cの周辺に接着することもできる。しかしながら、複数の支持部11dを予め形成すると、製造上の寸法誤差により、伝熱部40の側面40bと支持部11dの端部11d2との間に隙間が生じたり、伝熱部40の取り付けが困難となったりする場合がある。
そこで、本実施の形態に係る車両用照明装置1においては、対象となる伝熱部40の寸法に合わせて支持部11dを形成するようにしている。
図4(a)、(b)は、支持部11dの形成を例示するための模式断面図である。
凹部11cの周辺には複数の凸部11daを設けることができる。複数の凸部11daは、凹部11cの側面11c2に沿って、互いに離隔した位置に設けることができる。複数の凸部11daは、射出成形法などにより、装着部11と一体に形成することができる。
凹部11cの周辺には複数の凸部11daを設けることができる。複数の凸部11daは、凹部11cの側面11c2に沿って、互いに離隔した位置に設けることができる。複数の凸部11daは、射出成形法などにより、装着部11と一体に形成することができる。
例えば、凹部11cの内部に接着剤または熱伝導グリスを供給する。
次に、図4(a)に示すように、凹部11cの内部に伝熱部40を挿入する。複数の凸部11daは、凹部11cの周辺に設けられているので、凹部11cの内部に伝熱部40を容易に挿入することができる。
次に、図4(a)に示すように、凹部11cの内部に伝熱部40を挿入する。複数の凸部11daは、凹部11cの周辺に設けられているので、凹部11cの内部に伝熱部40を容易に挿入することができる。
次に、図4(b)に示すように、複数の凸部11daの先端を押しつぶすように変形させて、伝熱部40の側面40bに接触させる。この際、押しつぶされた複数の凸部11daを、伝熱部40の側面40bと凹部11cの側面11c2との間に設けることもできる。
複数の凸部11daが伝熱部40の側面40bに接触するように複数の凸部11daを加工することで、複数の支持部11dが形成される。
例えば、加熱または超音波が印加された加工部200を複数の凸部11daの先端に同時に押し付けて、複数の凸部11daの先端を同時に変形させることができる。この際、伝熱部40を保持する機構を加工部200などに設け、伝熱部40の位置がズレないようにすることもできる。
以上の様にして複数の支持部11dを形成すれば、伝熱部40の寸法がばらついたとしても、伝熱部40の側面40bと支持部11dの端部11d2との間に隙間が生じるのを抑制することができる。また、複数の凸部11daの先端を同時に変形させれば、距離H1がばらつくのを抑制することができる。
例えば、加熱または超音波が印加された加工部200を複数の凸部11daの先端に同時に押し付けて、複数の凸部11daの先端を同時に変形させることができる。この際、伝熱部40を保持する機構を加工部200などに設け、伝熱部40の位置がズレないようにすることもできる。
以上の様にして複数の支持部11dを形成すれば、伝熱部40の寸法がばらついたとしても、伝熱部40の側面40bと支持部11dの端部11d2との間に隙間が生じるのを抑制することができる。また、複数の凸部11daの先端を同時に変形させれば、距離H1がばらつくのを抑制することができる。
図5は、他の実施形態に係る支持部11dの配置を例示するための模式平面図である。 車両用照明装置1の中心軸1aに沿った方向から見た場合に、複数の支持部11dは、伝熱部40の角部の近傍に設けることができる。伝熱部40の平面形状が四角形の場合には、図5に示すように、互いに対峙する一対の角部の近傍に複数の支持部11dを設けることができる。この場合、1つの角部を挟んで一対の支持部11dを設けることができる。この様にすれば、支持部11dの数が少なくなるので、複数の凸部11daの数を少なくすることができる。そのため、複数の凸部11daを同時に揃えて加工するのが容易となるので、距離H1のばらつきをさらに小さくすることができる。なお、1つの角部を挟んで設けられた一対の支持部11dは、一体化させてもよい。
また、互いに対峙する一対の角部以外の角部の近傍にも支持部11dを設けることができる。前述したように、支持部11dの数を多くすれば、伝熱部40の位置のばらつきを抑制するのが容易となる。しかしながら、支持部11dの数が多くなると、凸部11daの数が多くなるので、複数の凸部11daを同時に揃えて加工するのが難しくなる。そのため、支持部11dの数と配置は、伝熱部40の大きさや要求される位置精度などに応じて適宜変更することができる。
図6(a)〜(c)は、他の実施形態に係る支持部111d、および支持部111dの形成方法を例示するための模式図である。
前述した支持部11dは、凹部11cの周辺に設けらた凸部11daを押しつぶすことで形成することができる。
これに対して、支持部111dは、凹部11cの開口の縁を局部的に押圧して、押圧した部分を凹部11cの内部に突出させることで形成している。
前述した支持部11dは、凹部11cの周辺に設けらた凸部11daを押しつぶすことで形成することができる。
これに対して、支持部111dは、凹部11cの開口の縁を局部的に押圧して、押圧した部分を凹部11cの内部に突出させることで形成している。
例えば、まず、図6(a)に示すように、凹部11cの開口の縁の上方に、加工部201を配置する。
次に、図6(b)に示すように、加熱または超音波が印加された加工部201を、凹部11cの開口の縁に押し付けて、凹部11cの開口の縁を局部的に変形させる。この場合、変形は、変形し易い方向、すなわち、凹部11cの内部に向けて進む。
次に、図6(c)に示すように、変形させた部分の先端が伝熱部40の側面40bに接触した時点で加工を終了させることができる。
なお、凹部11cの開口の縁は、複数の箇所において、同時に揃えて加工するようにすることができる。
次に、図6(b)に示すように、加熱または超音波が印加された加工部201を、凹部11cの開口の縁に押し付けて、凹部11cの開口の縁を局部的に変形させる。この場合、変形は、変形し易い方向、すなわち、凹部11cの内部に向けて進む。
次に、図6(c)に示すように、変形させた部分の先端が伝熱部40の側面40bに接触した時点で加工を終了させることができる。
なお、凹部11cの開口の縁は、複数の箇所において、同時に揃えて加工するようにすることができる。
図6(c)に示すように、車両用照明装置1の中心軸1aに沿った方向から見た場合に、支持部111dの一方の端部111d1は凹部11cの外側に位置し、支持部111dの他方の端部111d2は伝熱部40の側面40bに接触させることができる。支持部111dの端部111d1側は、凹部11aの底面11a1よりも、凹部11cの底面側に位置している。
支持部111dの作用と効果は、前述した支持部11dの作用と効果と同様とすることができる。
さらに、支持部111dの剛性は、支持部11dの剛性よりも大きくすることができる。また、任意の位置に支持部111dを形成することができるので、ソケット10および伝熱部40の設計に対する自由度を大きくすることができる。
さらに、支持部111dの剛性は、支持部11dの剛性よりも大きくすることができる。また、任意の位置に支持部111dを形成することができるので、ソケット10および伝熱部40の設計に対する自由度を大きくすることができる。
図7(a)〜(f)は、他の実施形態に係る伝熱部140、141、142を例示するための模式断面図である。
図7(a)、(b)に示すように、伝熱部140は板状を呈し、側面140bに開口する凹部140b1(第3の凹部の一例に相当する)を有することができる。図7(a)に示すように、支持部11dの端部11d2は、凹部140b1の内壁に接触させることができる。図7(b)に示すように、支持部111dの端部111d2は、凹部140b1の内壁に接触させることができる。この様にすれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向、および、中心軸1aに沿った方向における伝熱部140の位置のばらつきを抑制することができる。
図7(a)、(b)に示すように、伝熱部140は板状を呈し、側面140bに開口する凹部140b1(第3の凹部の一例に相当する)を有することができる。図7(a)に示すように、支持部11dの端部11d2は、凹部140b1の内壁に接触させることができる。図7(b)に示すように、支持部111dの端部111d2は、凹部140b1の内壁に接触させることができる。この様にすれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向、および、中心軸1aに沿った方向における伝熱部140の位置のばらつきを抑制することができる。
図7(c)、(d)に示すように、伝熱部141は板状を呈し、側面141bが傾斜面となっている。凹部11cの側面11c2と、伝熱部141の側面141bとの間の距離は、凹部11cの開口側になるに従い大きくすることができる。図7(c)に示すように、支持部11dの端部11d2は、側面141bに接触させることができる。図7(d)に示すように、支持部111dの端部111d2は、側面141bに接触させることができる。この様にすれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向、および、中心軸1aに沿った方向における伝熱部141の位置のばらつきを抑制することができる。
図7(e)、(f)に示すように、伝熱部142は板状を呈し、側面142bおよび上面142cに開口する凹部142a(第3の凹部の一例に相当する)を有することができる。図7(e)に示すように、支持部11dの端部11d2は、凹部142aの内壁に接触させることができる。図7(f)に示すように、支持部111dの端部111d2は、凹部142aの内壁に接触させることができる。この様にすれば、車両用照明装置1の中心軸1aに直交する方向、および、中心軸1aに沿った方向における伝熱部140の位置のばらつきを抑制することができる。
(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。
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8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8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を設けることができる。
図8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を設けることができる。
筐体101には車両用照明装置1を取り付けることができる。筐体101は、装着部11を保持することができる。筐体101は、一方の端部側が開口した箱状を呈したものとすることができる。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を設けることができる。取付孔101aの周縁には、装着部11に設けられたバヨネット12が挿入される凹部を設けることができる。なお、筐体101に取付孔101aが直接設けられる場合を例示したが、取付孔101aを有する取付部材が筐体101に設けられていてもよい。
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、例えば、取付孔101aの周縁に設けられた嵌合部にバヨネット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設けることができる。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ことができる。例えば、図8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を形成することができる。
シール部材104は、フランジ13と筐体101の間に設けることができる。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の内部空間を密閉することができる。また、シール部材104の弾性力により、バヨネット12が筐体101に押し付けられる。そのため、車両用照明装置1が、筐体101から脱離するのを抑制することができる。
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31の端部に嵌め合わせることができる。コネクタ105には、図示しない電源などを電気的に接続することができる。そのため、コネクタ105を複数の給電端子31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とを電気的に接続することができる。
また、コネクタ105には、シール部材105aを設けることができる。シール部材105aを有するコネクタ105が孔10bに挿入された際には、孔10bが水密となるように密閉される。シール部材105aは、環状を呈し、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。
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、1a 中心軸、10 ソケット、11 装着部、11a 凹部、11a1 底面、11c 凹部、11c2 側面、11d 支持部、11d1 端部、11d2 端部、20 発光モジュール、21 基板、22 発光素子、40 伝熱部、40b 側面、41 伝熱層、100 車両用灯具、101 筐体、111d 支持部、111d1 端部、111d2 端部、140 伝熱部、凹部 140b1、141 伝熱部、141b 側面、142 伝熱部、142a 凹部
Claims (7)
- 一方の端部に開口する第1の凹部と、前記第1の凹部の底面に開口する第2の凹部と、を有するソケットと;
板状を呈し、前記第2の凹部の内部に設けられた伝熱部と;
少なくとも1つの発光素子を有し、前記伝熱部の、前記第2の凹部の底面側とは反対側の面に設けられた発光モジュールと;
車両用照明装置の中心軸に沿った方向から見た場合に、第1の端部が前記第2の凹部の外側に位置し、前記第1の端部とは反対側の第2の端部が前記伝熱部の側面、および、前記伝熱部の側面に開口する第3の凹部の内壁の少なくともいずれかに接触する、複数の支持部と;
前記伝熱部の側面と前記第2の凹部の側面との間に設けられた伝熱層と;
を具備した車両用照明装置。 - 前記複数の支持部の、前記第2の端部側は、前記伝熱部の側面と前記第2の凹部の側面との間に設けられている請求項1記載の車両用照明装置。
- 前記複数の支持部の、前記第1の端部側は、前記第1の凹部の底面に設けられている請求項1または2に記載の車両用照明装置。
- 前記複数の支持部の、前記第1の端部側は、前記第1の凹部の底面よりも、前記第2の凹部の底面側に位置している請求項1または2に記載の車両用照明装置。
- 前記第2の凹部の側面と、前記伝熱部の側面との間の距離は、前記第2の凹部の開口側になるに従い大きくなっている請求項1〜4のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
- 前記複数の支持部は、前記ソケットと一体に設けられている請求項1〜5のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
- 請求項1〜6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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-
2019
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