JP2023006609A - 灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子、点灯回路及び放熱用の金属部材を有する灯具ユニットの小型化、簡素化を実現するとともに、放熱用の金属部材からコネクタ付搭載基板や実装部品を剥がれにくくした灯具ユニットを提供する。
【解決手段】発光素子２、点灯回路３、基板４及び放熱部材５を備える灯具ユニット１において、基板４は、基板本体６、外部コネクタ差込部７、及び発光素子設置部８を有するとともに基板本体６に放熱部材５を設けられ、点灯回路３は、基板本体６に搭載されると共に発光素子２に電気的に接続され、発光素子２が、発光素子設置部８を介して放熱部材５に接触しつつ搭載される。
【選択図】図１

Description

発光素子と点灯回路を備えた放熱部材付基板を有する低コスト灯具ユニットに関する。

特許文献１には、金属板に発光素子とフレキシブルプリント基板を搭載し、フレキシブルプリント基板の一部を雄コネクタとして電源側コネクタ（雌側）に接続する光源ユニットが開示されている。

特開２０２１－１２８６７号公報

特許文献１の光源ユニットには、光源ユニットと点灯回路を別体形成してあるためにＬＥＤユニットが大型化すると共に複雑化する問題がある。また、特許文献１の光源ユニットには、コネクタ形成部位を電源側コネクタから抜き差しすることによってフレキシブルプリント基板や、ＬＥＤが金属板から剥がれやすいという問題がある。

本願は、上記問題に鑑みて、発光素子、点灯回路及び放熱用の金属部材を有する灯具ユニットの小型化、簡素化を実現するとともに、放熱用の金属部材からコネクタ付搭載基板や実装部品を剥がれにくくした灯具ユニットを提供するものである。

発光素子、点灯回路、基板及び放熱部材を備える灯具ユニットにおいて、前記基板は、基板本体、外部コネクタ差込部、及び発光素子設置部を有するとともに前記基板本体に前記放熱部材を設けられ、前記点灯回路は、前記基板本体に搭載されると共に、前記発光素子に電気的に接続され、前記発光素子が、前記発光素子設置部を介して前記放熱部材に接触した状態で搭載されるようにした。

（作用）点灯回路が基板本体を介して放熱部材に搭載され、基板の点灯回路に電気的に接続された発光素子が、発光素子設置部を介して、放熱部材に直接搭載される。放熱部材は、基板本体に設けられ、放熱部材を持たない外部コネクタ差込部のみが図示しない電源型コネクタに抜き差しされる。

また、灯具ユニットにおいて、前記外部コネクタ差込部は、前記基板本体の外周縁部に突出形成され、前記放熱部材が前記基板本体の裏面にのみ設けられるようにすることが望ましい。

（作用）基板本体の外周縁部に突出形成された外部コネクタ差込部のみが電源側コネクタに抜き差しされ、基板本体の裏面にのみ設けられた放熱部材は、電源側コネクタに接触しない。

また、灯具ユニットにおいて、前記発光素子設置部が、前記基板の表裏に貫通する貫通孔であって、前記発光素子が、前記発光素子設置部の内側に設けられるようにすることが望ましい。

（作用）発光素子が、発光素子設置部の内側に窪んで設置されると共に、発光素子に発生した発光時の熱が、放熱部材に直接伝達される。

発光素子、点灯回路及び基板を一体化することで、灯具ユニットの小型化及び簡素化が実現される。また、外部コネクタ差込部のみを電源側コネクタから抜き差しすることで、抜き差しの際に放熱部材からコネクタ付基板や実装部品が剥がれにくくなる。

放熱部材が電源側コネクタに抜き差しされず、電源側コネクタとの間に摩擦を生じないため、放熱部材からコネクタ付基板や実装部品が剥がれにくくなる。

発光素子設置部の貫通孔の内周に周囲を囲まれた発光素子は、基板の外部コネクタ差込部を電源側コネクタに抜き差しする際に、何かに接触しにくくなるため、放熱部材から剥がれにくくなる。

本実施形態の灯具ユニットをガラスエポキシ基板の表面側からみた斜視図。 本実施形態の灯具ユニットの左側面図を反時計回りに９０°回転して表した図。 本実施形態の発光素子をガラスエポキシ基板の表面側からみた拡大斜視図 本実施形態のＬＥＤ及び点灯回路に関する回路図。

以下、本発明の好適な実施形態を図１と図２に基づいて説明する。各図においては、プリント基板の各方向を（表面側：裏面側：左端側：右端側：先端側：基端側＝Ｆｒ：Ｒｅ：Ｌｅ：Ｒｉ：Ｌｏ：Ｕｐ）として説明する。

図１及び図２に示す、灯具ユニット１は、複数の発光素子群からなるＬＥＤ２、点灯回路３，ガラスエポキシ基板４及び放熱部材であるアルミ板５を有する。

図１に示すＬＥＤ２は、ロービーム用ＬＥＤ２ａと、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂと、ハイビーム用ＬＥＤ２ｃによって構成される。ロービーム用ＬＥＤ２ａは、灯具ユニット１を搭載した車両（図示せず）の、ロービーム配光パターンにおける集光領域を表示する。ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂは、ロービーム配光パターンにおける拡散領域と、ハイビーム配光パターンの双方を表示する。ハイビーム用ＬＥＤ２ｃは、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂと共にハイビーム用配光パターンを表示する。尚、発光素子は、ＬＥＤに限らず、レーザーダイオード等でもよく、ＬＥＤ２を構成する発光素子は、単数の発光素子、２つの発光素子、または４以上の発光素子群から構成しても良い。

図１及び図２に示す、点灯回路３は、金属製の導電パターン３ｂを介して電気的に接続された、多数の電子部品３ａによって構成される。ガラスエポキシ基板４は、基板本体６、及びカードエッジコネクタとして形成された、外部コネクタ差込部７によって形成される。外部コネクタ差込部７は、一例として、矩形板状の基板本体６の先端側外周縁部６ｂの左右の中央から先端方向に突出形成される。

図１及び図２に示すように、点灯回路３は、ガラスエポキシ基板４の基板本体６の表面６ａに搭載され、外部コネクタ差込部７の表面７ａに形成された金属製の端子部７ｂは、導電パターン３ｂを介して点灯回路３に接続される。外部コネクタ差込部７は、図示しない外部コネクタに接続されることにより、電源からの電力供給、及びＬＥＤ２に対する点灯制御信号（ハイビームとロービームとの間の点灯切替信号等）を入力される。

このように、外部コネクタ差込部７のみを図示しない外部コネクタから抜き差しすることで、抜き差しの際に点灯回路３等の実装部品が、基板本体６から剥がれにくくなる。

図１及び図２に示すように、ガラスエポキシ基板４の基板本体６の裏面６ｃには、放熱部材である矩形のアルミ板５が一体化される。アルミ板５は、表面６ａ側に熱源となる点灯回路３を有する基板本体６の裏面６ｃにのみ設けられ、外部コネクタ差込部７の裏面７ｃには設けられない。

このように、アルミ板５が、外部コネクタ差込部７に設けられないことにより、アルミ板５そのものが、電源側コネクタ（図示せず）に抜き差しされず、電源側コネクタとの間に摩擦を生じないため、外部コネクタ差込部７を設けたガラスエポキシ基板４が、アルミ板５から剥がれにくくなる。

尚、本実施形態においては、アルミ板５の表面５ａの面積を基板本体６の裏面６ｃの面積よりも大きく形成している。また、アルミ板５は、先端側外周縁部５ｂを基板本体６の先端側外周縁部６ｂと面一にして基板本体６の裏面６ｃに一体化している。このようにアルミ板５を基板本体６の外周縁部から左右及び基端側に突出させることにより、アルミ板５の総表面積が大きくなることで、放熱効果が向上する。尚、アルミ板５の表面５ａの面積を基板本体６の裏面６ｃの表面積と同一に形成し、アルミ板５が、基板本体６の裏面６ｃの全域にのみ形成されるようにすることも出来る。その場合、アルミ板５が、基板本体６の外周縁部の内側に収まることにより、灯具ユニット１のサイズを最もコンパクトにしつつ、同時に基板本体６の裏面６ｃの全域に設けられることにより、基板本体６に対する最大限の冷却効果を発揮出来る。

図１と図３により、ＬＥＤ２と、ガラスエポキシ基板４の発光素子設置部８を説明する。まず、本実施形態においてＬＥＤ２を構成する、ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃは、いずれも同じ構成を有する。尚、ＬＥＤ２ａから２ｃは、発光部の大きさ等、異なるように構成して異なる出力を発揮するようにしてもよい。

図３により、一例としてロービーム用ＬＥＤ２ａを説明する。ロービーム用ＬＥＤ２ａは、本体部２ａ１、発光部２ａ２、段差状の端子設置部２ａ３、金属製の端子部２ａ４を有する。本体部２ａ１と、端子設置部２ａ３は、セラミック等によって形成され、本体部２ａ１の先端側には、発光部２ａ２が露出する。

図１に示すように、ガラスエポキシ基板４の基板本体６には、左右に配列された、３箇所の発光素子設置部８が設けられている。図３に示すように、発光素子設置部８は、ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃの外形に倣う形状を有し、かつ先端側から基端側に貫通する貫通孔として形成される。発光素子設置部８の基端部には、アルミ板５の表面５ａが露出し、アルミ板５の表面５ａは、発光素子設置部８の底面を構成する。

図１及び図３に示すように、３箇所の発光素子設置部８の内側には、それぞれ左から順にロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃが設置される。ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃは、それぞれ、裏面２ｄを接触させた状態でアルミ板５の表面に設置される。ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃは、それぞれ、ワイヤボンド９によって端子部２ａ４を導電パターン３ｂに電気的に接続され、電力供給、及び点灯回路３からの点灯制御信号を受ける。

図３に示すように、ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃは、それぞれ、基板本体６の表面６ａではなく、放熱部材でアルミ板５の表面に直接設置されることにより、各ＬＥＤに発生した熱を速やかにアルミ板５に放熱する。

また、図３に示す、ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃの発光部２ａ２は、それぞれ、基板本体６の表面６ａと面一になるように、または、発光素子設置部８の内側に凹んだ位置に形成されるようにすることが望ましい。このように設置されることにより、ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃの発光部２ａ２は、それぞれ、発光素子設置部８の内周壁８ａに周囲を囲まれることによって、ガラスエポキシ基板４の外部コネクタ差込部７を電源側コネクタに抜き差しする際に、何かと接触しにくくなるため、アルミ板５の表面５ａから剥がれにくくなる。

次に図４の回路図により、前照灯用として車両（図示せず）搭載された場合における、本実施形態の灯具ユニット１によるＬＥＤ２の点灯態様を説明する。ロービーム用ＬＥＤ２ａ、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ、及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃと、点灯回路３は、図４のような回路構成により、導電パターン３ｂを介して、点灯スイッチ１０，ハイビーム／ロービーム切替スイッチ１１、バッテリー１２、抵抗１３、ＭＯＳ（metal-oxide-semiconductor）１４，ＭＯＳ１５に接続されている。

点灯スイッチ１０をＯＮにすると、バッテリー１２から点灯回路３に電力供給が行われ、ハイビーム／ロービーム切替スイッチ１１の態様に基づいて、ＬＥＤ２が発光する。点灯回路３は、点灯スイッチ１０がＯＮであり、かつハイビーム／ロービーム切替スイッチ１１がＯＦＦのとき、ロービーム用配光パターンを表示する態様（ロービーム用設定）で、ＬＥＤ２を点消灯制御する。具体的には、ロービーム用設定において、ＭＯＳ１４は、ＯＦＦになり、ＭＯＳ１５は、ＯＮになるため、ロービーム用ＬＥＤ２ａ及びハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂが点灯し、ハイビーム用ＬＥＤ２ｃが消灯する。結果、ＬＥＤ２は、ロービーム用の集光と拡散光によるロービーム用配光パターン（図示せず）を表示する。

一方点灯回路３は、点灯スイッチ１０がＯＮであり、かつハイビーム／ロービーム切替スイッチ１１がＯＮのとき、ハイビーム用配光パターンを表示する態様（ハイビーム用設定）で、ＬＥＤ２を点消灯制御する。具体的には、ハイビーム用設定において、ＭＯＳ１４は、ＯＮとなり、ＭＯＳ１５は、ＯＦＦになる。この場合、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂし及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃが点灯することのみならず、ロービーム用ＬＥＤ２ａが、抵抗１３を介して全灯用の点灯電流よりも微弱な電流を受け、全灯時よりもやや明るさを低減された状態で点灯し、ロービーム用集光を発生させる。

このように、ハイビーム点灯時にロービーム用ＬＥＤ２ａも僅かに点灯させることにより、本実施形態の灯具ユニット１によれば、従来、回路上の信号入力部のコネクタに酸化防止用の微弱電流を流す必要があり、当該微弱電流は、前照灯の点灯に何ら寄与出来ない無駄な電流となっていた。しかし、図４の回路構成によれば、酸化防止用の微弱電流が、ハイビーム点灯時において、ロービーム用ＬＥＤ２ａの微弱点灯に兼用されることで、車両の前方から見たＬＥＤ２の一部が消灯することによる見栄えの悪さを改善するという効果を奏する。

本実施形態の灯具ユニット１は、ＬＥＤ２、点灯回路３及びガラスエポキシ基板４を一体化することで、灯具ユニット１の小型化及び簡素化が実現されるのみならず、上述した効果を奏する点で優れている。

１ 灯具ユニット
２ ＬＥＤ（発光素子）
２ａ ロービーム用ＬＥＤ
２ｂ ハイ／ロー兼用ＬＥＤ
２ｃ ハイビーム用ＬＥＤ
３ 点灯回路
４ ガラスエポキシ基板
５ アルミ板（放熱部材）
６ 基板本体
６ｂ 先端側外周縁部
６ｃ 裏面
７ 外部コネクタ差込部
８ 発光素子設置部

Claims (3)

1. 発光素子、点灯回路、基板及び放熱部材を備える灯具ユニットにおいて、
   前記基板は、基板本体、外部コネクタ差込部、及び発光素子設置部を有するとともに前記基板本体に前記放熱部材を設けられ、
   前記点灯回路は、前記基板本体に搭載されると共に前記発光素子に電気的に接続され、
   前記発光素子が、前記発光素子設置部を介して前記放熱部材に接触した状態で搭載されたことを特徴とする、灯具ユニット。
2. 前記外部コネクタ差込部は、前記基板本体の外周縁部に突出形成され、
   前記放熱部材が前記基板本体の裏面にのみ設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の灯具ユニット。
3. 前記発光素子設置部が、前記基板の表裏に貫通する貫通孔であって、前記発光素子が、前記発光素子設置部の内側に設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の灯具ユニット。

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