JP2023018520A - 灯具ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と点灯回路を備えた放熱部材付基板を有する、低コストで、小型の灯具ユニットに関する。【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、及び外部コネクタ差込部７を有するとともに基板本体６の裏面６ｃのみに放熱部材５を設けられ、点灯回路３は、基板本体６に搭載され、絶縁用レジスト１６に被覆された状態で、基板本体６の表面６ａに設置された、金属製の導電パターン３ｂにより、発光素子２に電気的に接続され、外部コネクタ差込部７は、切欠部６ｂ５，６ｂ６を介して外周縁部を画成されると共に、基板本体６の外形枠６ｂの内側に形成されるようにした。【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、低コストで、小型の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、先端に形成した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。

一方で、特許文献１の光源ユニットは、仮にコネクタへの挿入方向の寸法を縦寸法とする（以降は、縦寸法とする）と、電源側コネクタ（雌側）へコネクタ形成部位の挿入長さ分だけ縦寸法を長く形成する必要があるため、縦寸法をコンパクトにした光源ユニットを形成しづらい点で問題がある。

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縦寸法を短くすることによる小型化、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、及び外部コネクタ差込部を有するとともに前記基板本体の裏面のみ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、絶縁用レジストに被覆された状態で、前記基板本体の表面に設置された、金属製の導電パターンにより、前記発光素子に電気的に接続され、前記、外部コネクタ差込部は、切欠部を介して外周縁部を画成されると共に、前記基板本体の外形枠の内側に形成されるようにした。

（作用）外部コネクタ差込部が、切欠部を介して、外周縁部の全てを基板本体の外形枠の内側に形成されるため、灯具ユニットの縦寸法が、短くなる。また、放熱部材は、基板本体の裏面にのみ設けられ、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、前記基板本体は、前記外部コネクタ差込部の一端側側方に画成される、第1部品群搭載領域と、前記外部コネクタ差込部の他端側側方に画成される、第２部品群搭載領域と、を有し、前記基板本体の第１部品群搭載領域には、ノイズ対応部品である、第１電子部品が、一以上搭載され、
前記基板本体の第２部品群搭載領域には、ノイズ非対応部品である、第２電子部品が、一以上搭載されるようにした。

（作用）。外部コネクタ差込部が、基板本体の外形枠の内側に存在することで、基板本体における電子部品の搭載可能面積が狭くなったとしても、ノイズ非対応部品である第２電子部品が、ノイズを発生する第1電子部品群から離間して配置されることでノイズを受けにくくなる。

また、灯具ユニットにおいて、前記導電パターンを被覆した、前記絶縁用レジストの一部に開口部が設けられ、前記開口部から露出する前記導電パターンからなるチェックランドを有するようにした。

（作用）点灯回路と発光素子を電気的に接続させる導電パターンにチェックランドが形成される。

また、灯具ユニットにおいて、前記発光素子は、発光部、発光基板、及び端子部を有し、前記発光基板は、裏面側に段差部を有し、前記発光素子は、前記基板に設けられた発光素子設置部を介し、前記発光基板の裏面を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）発光素子の発光基板は、接着剤によって放熱部材の表面に固定される。固定時に、発光基板の裏面と放熱部材の表面との間から漏れた接着剤は、発光基板の外周面に流れても、段差部に留め置かれる。

縦寸法をコンパクトにした灯具ユニットが得られると共に、外部コネクタ差込部を電源側コネクタから抜き差しする際に、放熱部材から基板や基板上の実装部品が剥がれにくくなる。

また、基板本体に搭載された、ノイズ非対応部品である第２電子部品が、ノイズを発生する第1電子部品群から離間して配置されることでノイズを受けにくくなる。

また、導電パターンの一部をチェックランドに利用できることにより、基板本体上に別途チェックランド設置スペースを設ける必要が無くなるため、コンパクトな灯具ユニットを得ることが出来る。

また、放熱部材への発光基板の固定に使用された接着剤が、放熱部材と発光基板との間から漏れ出て、発光基板の外周面上に流れても、段差部で留め置かれることにより、発光部まで流れることが無い。即ち、漏れ出た接着剤があったとしても、発光部を覆うことが無く、発光を妨げない。

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。 ハイ－ロー兼用ＬＥＤ２ｂの位置で灯具ユニットを前後方向に切断した、図１のＩ－Ｉ断面図。 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 本実施形態の発光素子をガラスエポキシ基板の表面側からみた正面図。 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、多数の第１電子部品３ａ１及び第２電子部品３ａ２によって構成される。ガラスエポキシ基板４は、矩形板状の基板本体６、及び基板本体６の一部に形成された、外部コネクタ差込部７及び、基板本体６と外部コネクタ差込部７の表面６ａ，７ａを被覆する絶縁用レジスト１６によって形成される。絶縁用レジスト１６は、エポキシ樹脂等で構成される。尚、第１電子部品３ａ１及び第２電子部品３ａ２は、それぞれ単数の電子部品、２つの電子部品、または４以上の電子部品群としても良い。

図１及び図２に示すように、外部コネクタ差込部７は、基板本体６の先端側外周縁部６ｂ１の中央部近傍において、先端側外周縁部６ｂ１から後端側外周縁部６ｂ４に向かい、プレスによる打ち抜き加工を２箇所に施すことで、切欠部６ｂ５，６ｂ６を形成することによって画成される。基板本体６の外形枠６ｂが、先端側外周縁部６ｂ１、左端側外周縁部６ｂ２，右端側外周縁部６ｂ３，後端側外周縁部６ｂ４から形成されるとすると、外部コネクタ差込部７は、先端部７ｄを基板本体６の先端側外周縁部６ｂ１と面一に配置された状態で、基板本体６の外形枠６ｂの内側に形成される。本実施形態の灯具ユニット１によれば、外部コネクタ差込部７が、基板本体６の先端側外周縁部６ｂ１から先端方向に突出しないため、縦寸法Ｌ１をコンパクトにすることが出来る。

図１に示すように、点灯回路３を構成する多数の第１電子部品３ａ１は、基板本体６において、外部コネクタ差込部７の左端側側方に画成される第１部品群搭載領域６ｄに搭載され、同じく、点灯回路３を構成する多数の第２電子部品３ａ２は、基板本体６において、外部コネクタ差込部７の右端側側方に画成される第２部品群搭載領域６ｅに搭載される。多数の第１電子部品３ａ１は、ノイズを発生する部品であって、他の部品にノイズ対応が必要となる電子部品群であり、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ等が当てはまる。また、多数の第２電子部品３ａ２は、ノイズを受けやすい電子部品群であり、例えば、後述する図５に示されるハイビーム／ロービーム切替スイッチ１１等が該当する。

多数の第２電子部品３ａ２は、図１に示すように、外部コネクタ差込部７を間に挟むようにして、ノイズを発生す多数の第１電子部品３ａ１から離間して配置されるため、本実施形態の灯具ユニットによれば、ノイズに弱い多数の第２電子部品３ａ２が、導電パターン３ｂを介して多数の第１電子部品３ａ１に接続されたとしても、第１電子部品３ａ１に発生したノイズを受けにくいという利点を有する。

図１に示す、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。

また、図１に示すように、基板本体６と外部コネクタ差込部７の表面６ａ，７ａを被覆する絶縁用レジスト１６には、前後に貫通する開口部１６ａが、ＬＥＤ２を点灯回路３に接続する導電パターン３ｂ上に設けられており、ガラスエポキシ基板４の上に配線された導電パターン３ｂが、開口部１６ａから前方に露出する。導電パターン３ｂのうち、開口部１６ａから露出した部位は、それぞれチェックランド３ｂ１、３ｂ２，３ｂ３として機能し、導通等を確認される。

図１に示すように、本実施形態の灯具ユニット１によれば、導電パターン３ｂの一部をチェックランド３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３として利用できることにより、基板本体６上に、別途チェックランド設置スペースを設ける必要が無くなるため、コンパクトで低コストに形成された、灯具ユニット１を得ることが出来る。

図１、図３及び図４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及び図４により、一例としてハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂを説明する。ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂは、発光基板２ｂ１、発光部２ｂ２、及び金属製の端子部２ｂ４を有する。発光基板２ｂ１は、セラミック等によって形成され、発光基板２ｂ１の先端側には、発光部２ｂ２が露出する。また、発光基板２ｂ１の裏面側には、フランジ状に突出する段差部２ｂ５が、一体に形成されてもよい。

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５ａに、接着剤によって貼り付けられる。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２ｂ４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１から図３に示す、ハイ／ロー兼用ＬＥＤ２ｂ（ロービーム用ＬＥＤ２ａ及びハイビーム用ＬＥＤ２ｃにおいても同様）において、アルミ板５への発光基板２ｂ１の固定に使用された接着剤は、アルミ板５と発光基板２ｂ１との間から漏れ出て、発光基板２ｂ１の外周面上に流れたとしても、段差部で２ｂ５に留め置かれることにより、表面側の発光部２ｂ２まで流れることが無い。即ち、本実施形態の灯具ユニット１によれば、漏れ出た接着剤があったとしても、当該漏れ出した接着剤が、発光部２ｂ２を覆うことが無く、発光を妨げないという利点を有する。

また、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２ｂ２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２ｂ２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、ワイヤボンド９が、切断されにくくなる。

次に図５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及びＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）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５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、灯具ユニット１の小型化による低コスト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
２ｂ１ 発光基板
２ｂ２ 発光部
２ｂ４ 端子部
２ｂ５ 段差部
２ｃ ハイビーム用ＬＥＤ
２ｄ 裏面
３ 点灯回路
３ａ１ 第１電子部品
３ａ２ 第２電子部品
３ｂ 導電パターン
３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３ チェックランド
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 外形枠
６ｂ５ 切欠部
６ｂ６ 切欠部
６ｃ 裏面
６ｄ 第１部品群搭載領域
６ｅ 第２部品群搭載領域
７ 外部コネクタ差込部
８ 発光素子設置部
１６ 絶縁用レジスト
１６ａ 開口部

Claims (4)

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、及び外部コネクタ差込部を有するとともに前記基板本体の裏面のみ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、絶縁用レジストに被覆された状態で、前記基板本体の表面に設置された、金属製の導電パターンにより、前記発光素子に電気的に接続され、
   前記、外部コネクタ差込部は、切欠部を介して外周縁部を画成されると共に、前記基板本体の外形枠の内側に形成されたことを特徴とする、灯具ユニット。
2. 前記基板本体は、前記外部コネクタ差込部の一端側側方に画成される、第1部品群搭載領域と、前記外部コネクタ差込部の他端側側方に画成される、第２部品群搭載領域と、を有し、
   前記基板本体の第１部品群搭載領域には、ノイズ対応部品である、第１電子部品が、一以上搭載され、
   前記基板本体の第２部品群搭載領域には、ノイズ非対応部品である、第２電子部品が、一以上搭載さ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. 前記導電パターンを被覆した、前記絶縁用レジストの一部に開口部が設けられ、
   前記開口部から露出する前記導電パターンからなるチェックランドを有す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。
4. 前記発光素子は、発光部、発光基板、及び端子部を有し、
   前記発光基板は、裏面側に段差部を有し、
   前記発光素子は、前記基板に設けられた発光素子設置部を介し、前記発光基板の裏面を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、請求項１または２に記載の灯具ユニット。

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