JP2023044765A - 車両用照明装置、および車両用灯具 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路素子において発生した熱の影響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、高熱伝導性樹脂を含むソケットと;前記ソケットの一方の端部側に設けられ、熱伝導率が2W/(m・K)以上の基板と;前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられた発光素子と;前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられ、前記発光素子と電気的に接続された回路素子と;を具備している。前記基板は、前記基板の厚み方向を貫通する孔、および、前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に開口する凹部、の少なくともいずれかを有している。前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に垂直な方向から見て、前記孔、または、前記凹部は、前記回路素子と重なる位置に設けられている。【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。また、近年においては、車両用照明装置の保護や多機能化などのために、発光ダイオードに電気的に接続された回路素子がさらに設けられる場合がある。
車両用照明装置に電圧が印加されると、発光ダイオードから光が照射されるとともに、発光ダイオードにおいて熱が発生する。発光ダイオードにおいて発生した熱により、発光ダイオードの温度が高くなると、発光ダイオードから照射される光の全光束が減る場合がある。また、発光ダイオードの温度が最大ジャンクション温度を超えると、発光ダイオードが故障したり、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。そのため、発光ダイオードに流れる電流の値に制限を設け、発光ダイオードの温度が高くなり過ぎないようにしている。
ところが、車両用照明装置に電圧が印加されると、回路素子にも電流が流れる。回路素子に電流が流れると、回路素子においても熱が発生する。一般的に、回路素子は、発光ダイオードが設けられた基板に設けられる。そのため、回路素子において発生した熱が、基板を介して発光ダイオードに伝わり、発光ダイオードの温度が高くなる場合がある。
この場合、発光ダイオードに流れる電流の値をさらに小さくすれば、回路素子において発生した熱が発光ダイオードに伝わったとしても、発光ダイオードの温度が高くなるのを抑制することができる。
しかしながら、この様にすると、車両用照明装置の高光束化が図れなくなる。
そこで、回路素子において発生した熱の影響を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
しかしながら、この様にすると、車両用照明装置の高光束化が図れなくなる。
そこで、回路素子において発生した熱の影響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、回路素子において発生した熱の影響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、高熱伝導性樹脂を含むソケットと;前記ソケットの一方の端部側に設けられ、熱伝導率が2W/(m・K)以上の基板と;前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられた発光素子と;前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられ、前記発光素子と電気的に接続された回路素子と;を具備している。前記基板は、前記基板の厚み方向を貫通する孔、および、前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に開口する凹部、の少なくともいずれかを有している。前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に垂直な方向から見て、前記孔、または、前記凹部は、前記回路素子と重なる位置に設けられている。
本発明の実施形態によれば、回路素子において発生した熱の影響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分解図である。
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、例えば、ソケット10、発光モジュール20、給電部30、および伝熱部40が設けられている。
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、例えば、ソケット10、発光モジュール20、給電部30、および伝熱部40が設けられている。
ソケット10は、例えば、装着部11、バヨネット12、フランジ13、放熱フィン14、およびコネクタホルダ15を有する。
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られる。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、例えば、フランジ13側とは反対側の端部に開口する凹部11aを有する。
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られる。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、例えば、フランジ13側とは反対側の端部に開口する凹部11aを有する。
バヨネット12は、例えば、装着部11の側面に設けられる。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と対向している。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、例えば、後述する車両用灯具100の筐体101に装着する際に用いられる。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、例えば、板状を呈している。フランジ13は、例えば、略円板状を呈している。フランジ13の側面は、バヨネット12の側面よりも車両用照明装置1の外方に位置している。
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られる。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2に示すように、ソケット10には複数の放熱フィン14を設けることができる。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、例えば、板状、または筒状を呈している。
コネクタホルダ15は、フランジ13の、装着部11側とは反対側に設けられている。コネクタホルダ15は、放熱フィン14と並べて設けることができる。コネクタホルダ15は、筒状を呈し、内部にシール部材105aを有するコネクタ105が挿入される。
ソケット10は、発光モジュール20、および給電部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。そのため、ソケット10は、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、例えば、高熱伝導性樹脂から形成することができる。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と、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である。高熱伝導性樹脂の熱伝導率は、例えば、8W/(m・k)~20W/(m・k)程度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、放熱フィン14、およびコネクタホルダ15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、放熱フィン14、およびコネクタホルダ15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、インサート成形法を用いて、ソケット10、給電部30、および伝熱部40を一体成形することもできる。
発光モジュール20(基板21)は、ソケット10の一方の端部側に設けられる。例えば、発光モジュール20は、伝熱部40の上に設けられる。
発光モジュール20は、例えば、基板21、発光素子22、枠部23、封止部24、および回路素子25を有する。
基板21は、例えば、伝熱部40の上面に接着される。この場合、接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。接着剤の熱伝導率は、例えば、0.5W/(m・K)以上、10W/(m・K)以下である。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。この場合、基板21と伝熱部40との間には、無機材料を用いたフィラーを含む接着層41が形成される。
発光モジュール20は、例えば、基板21、発光素子22、枠部23、封止部24、および回路素子25を有する。
基板21は、例えば、伝熱部40の上面に接着される。この場合、接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。接着剤の熱伝導率は、例えば、0.5W/(m・K)以上、10W/(m・K)以下である。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。この場合、基板21と伝熱部40との間には、無機材料を用いたフィラーを含む接着層41が形成される。
基板21は、板状を呈している。基板21の平面形状は、例えば、四角形である。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。
車両用照明装置1に電圧が印加されると、発光素子22から光が照射されるとともに、発光素子22において熱が発生する。発光素子22において発生した熱により、発光素子22の温度が高くなると、発光素子22から照射される光の全光束が減る場合がある。また、発光素子22の温度が最大ジャンクション温度を超えると、発光素子22が故障したり、発光素子22の寿命が短くなったりするおそれがある。
そのため、基板21の熱伝導率は、2W/(m・K)以上とすることが好ましい。例えば、基板21は、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、メタルコア基板などから形成される。メタルコア基板は、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものである。
また、基板21の表面には、配線パターン21aが設けられている。配線パターン21aは、例えば、銀を主成分とする材料や、銅を主成分とする材料などから形成される。
また、配線パターン21aや、後述する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。
発光素子22は、基板21の、ソケット10側とは反対側の面に設けられている。発光素子22は、配線パターン21aと電気的に接続される。発光素子22は、少なくとも1つ設けることができる。複数の発光素子22を設ける場合には、複数の発光素子22を互いに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、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もできるし、PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)型などの表面実装型の発光素子とすることもできるし、砲弾型などのリード線を有する発光素子とすることもできる。図1および図2に例示をした発光素子22は、チップ状の発光素子である。この場合、発光モジュール20の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を考慮すると、チップ状の発光素子とすることが好ましい。以下においては、一例として、発光素子22がチップ状の発光素子である場合を説明する。
チップ状の発光素子22は、COB(Chip On Board)により配線パターン21aに実装することができる。チップ状の発光素子22は、例えば、上部電極型の発光素子、上下電極型の発光素子、フリップチップ型の発光素子などとすることができる。図1および図2に例示をしたチップ状の発光素子22は、上下電極型の発光素子である。上部電極型の発光素子の電極、または上下電極型の発光素子の上部電極は、配線により配線パターン21aと電気的に接続することができる。この場合、配線は、例えば、ワイヤーボンディング法により接続することができる。フリップチップ型の発光素子22は、配線パターン21aの上に直接実装することができる。
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。
枠部23は、基板21の上に設けられている。枠部23は、枠状を呈し、基板21に接着されている。枠部23は、発光素子22を囲んでいる。枠部23は、例えば、樹脂から形成される。樹脂は、例えば、PBT(polybutylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、PET、ナイロン(Nylon)、PP(polypropylene)、PE(polyethylene)、PS(polystyrene)などの熱可塑性樹脂とすることができる。
枠部23は、封止部24の形成範囲を規定する機能と、リフレクタの機能とを有することができる。そのため、枠部23は、反射率を向上させるために、酸化チタンの粒子などを含んでいたり、白色の樹脂を含んでいたりすることができる。
また、枠部23は、省くこともできる。ただし、枠部23が設けられていれば、発光素子22から照射された光の利用効率を向上させることができる。また、封止部24が形成される範囲を小さくすることができるので、発光モジュール20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、枠部23は、省くこともできる。ただし、枠部23が設けられていれば、発光素子22から照射された光の利用効率を向上させることができる。また、封止部24が形成される範囲を小さくすることができるので、発光モジュール20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24は、枠部23の内側に設けられる。封止部24は、枠部23により囲まれた領域を覆うように設けられる。封止部24は、発光素子22を覆うように設けられる。封止部24は、透光性を有する樹脂を含んでいる。封止部24は、例えば、枠部23の内側に樹脂を充填することで形成される。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどを用いて行われる。充填する樹脂は、例えば、シリコーン樹脂などである。
なお、枠部23が省かれる場合には、例えば、ドーム状の封止部24が基板21の上に形成される。
なお、枠部23が省かれる場合には、例えば、ドーム状の封止部24が基板21の上に形成される。
また、封止部24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)など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。
回路素子25は、発光素子22を有する発光回路を構成するために用いられる受動素子または能動素子とすることができる。回路素子25は、例えば、枠部23の周辺に設けられ、配線パターン21aと電気的に接続される。すなわち、回路素子25は、基板21の、ソケット10側とは反対側の面に設けられ、発光素子22と電気的に接続されている。回路素子25は、少なくとも1つ設けることができる。
回路素子25は、例えば、抵抗25a、保護素子25b、および制御素子25cなどとすることができる。
ただし、回路素子25の種類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を有する発光回路の構成に応じて適宜変更することができる。例えば、回路素子25は、前述したものの他に、コンデンサ、正特性サーミスタ、負特性サーミスタ、インダクタ、サージアブソーバ、バリスタ、集積回路、演算素子などであってもよい。
ただし、回路素子25の種類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を有する発光回路の構成に応じて適宜変更することができる。例えば、回路素子25は、前述したものの他に、コンデンサ、正特性サーミスタ、負特性サーミスタ、インダクタ、サージアブソーバ、バリスタ、集積回路、演算素子などであってもよい。
抵抗25aは、基板21の上に設けられている。抵抗25aは、配線パターン21aと電気的に接続される。抵抗25a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25a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)である。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される。抵抗25aが膜状の抵抗器であれば、抵抗25a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25a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25a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、発光素子22に直列接続された抵抗25a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。この場合、抵抗25a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。
抵抗25a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25aを選択する。抵抗25aが膜状の抵抗器の場合には、抵抗25aの一部を除去すれば、抵抗値を増加させることができる。例えば、膜状の抵抗器にレーザ光を照射すれば、膜状の抵抗器の一部を容易に除去することができる。なお、抵抗25aの数、大きさなどは、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。
保護素子25bは、基板21の上に設けられている。保護素子25bは、配線パターン21aと電気的に接続される。保護素子25bは、例えば、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られる。保護素子25bは、例えば、ダイオードとすることができる。図1に例示をした保護素子25bは、表面実装型のダイオードである。
制御素子25cは、基板21の上に設けられている。制御素子25cは、配線パターン21aと電気的に接続される。制御素子25cは、例えば、発光素子22に印加する電圧を切り替えたり、発光素子22を有する複数の発光回路における切り替えを行ったりするために設けられる。制御素子25cは、例えば、トランジスタや集積回路とすることができる。トランジスタは、例えば、FETやバイポーラトランジスタなどである。集積回路は、スイッチング回路、定電流回路、点灯回路などを有するものである。なお、図1に例示をした制御素子25cは、表面実装型のトランジスタである。
なお、回路素子25に放熱板25dが設けられる場合がある。例えば、制御素子25cには発熱量が大きいもの(例えば、トランジスタや、定電流回路などを有する集積回路)があるので、制御素子25cに放熱板25dが設けられる場合がある。この場合、回路素子25の放熱板25dが設けられた側が、基板21に設けられる。(例えば、図3(a)を参照)
その他、必要に応じて光学要素を設けることもできる。光学要素は、例えば、封止部24の上に設けることができる。光学要素は、例えば、凸レンズ、凹レンズ、導光体などである。
給電部30は、例えば、複数の給電端子31、および保持部32を有する。
複数の給電端子31は、棒状体とすることができる。複数の給電端子31は、例えば、所定の方向に並べて設けられる。複数の給電端子31の一方の端部は、凹部11aの底面11a1から突出している。複数の給電端子31の一方の端部は、基板21に設けられた配線パターン21aと半田付けされる。複数の給電端子31の他方の端部は、コネクタホルダ15の孔の内部に露出している。コネクタホルダ15の孔の内部に露出する複数の給電端子31には、コネクタ105が嵌め合わされる。複数の給電端子31は、例えば、銅合金などの金属から形成される。なお、複数の給電端子31の形状、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。
複数の給電端子31は、棒状体とすることができる。複数の給電端子31は、例えば、所定の方向に並べて設けられる。複数の給電端子31の一方の端部は、凹部11aの底面11a1から突出している。複数の給電端子31の一方の端部は、基板21に設けられた配線パターン21aと半田付けされる。複数の給電端子31の他方の端部は、コネクタホルダ15の孔の内部に露出している。コネクタホルダ15の孔の内部に露出する複数の給電端子31には、コネクタ105が嵌め合わされる。複数の給電端子31は、例えば、銅合金などの金属から形成される。なお、複数の給電端子31の形状、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、炭素を用いたフィラーを含む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、複数の給電端子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られている。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。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用いた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。保持部32は、例えば、絶縁性を有する樹脂から形成される。保持部32は、例えば、ソケット10に設けられた孔に圧入したり、孔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、ソケット10と、発光モジュール20(基板21)との間に設けられている。伝熱部40の上面は、ソケット10の、発光モジュール20が設けられる側の端部から露出している。例えば、図2に示すように、伝熱部40は、凹部11aの底面11a1に接着することができる。また、凹部11aの底面11a1に設けられた凹部の内部に、伝熱部40を接着するようにしてもよい。また、伝熱部40を、凹部11aの底面11a1に設けられた凸状の台座の上に接着するようにしてもよい。伝熱部40とソケット10と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、前述した、発光モジュール20(基板21)と伝熱部40とを接着する接着剤と同じとすることができる。
また、インサート成形法により、伝熱部40とソケット10を一体に成形することもできる。また、熱伝導グリス(放熱グリス)を含む層を介して、伝熱部40をソケット10に取り付けてもよい。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である。熱伝導グリスの熱伝導率は、例えば、1W/(m・K)以上、5W/(m・K)以下である。
伝熱部40は、発光モジュール20において発生した熱をソケット10に伝え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される。例えば、伝熱部40は、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。
また、発光モジュール20において発生する熱が多い場合には、少なくとも1つの伝熱フィンをさらに設けることもできる。例えば、伝熱フィンは、板状または柱状を呈し、ソケット10の内部において、一方の端部を伝熱部40の下面に設け、他方の端部を放熱フィン14の近傍に設けることができる。伝熱部40と伝熱フィンは、一体に形成することができる。
また、例えば、発光モジュール20において発生する熱が比較的少ない場合や、車両用照明装置1の軽量化を図る場合などには、伝熱部40が省かれる場合がある。
伝熱部40を省く場合には、発光モジュール20(基板21)が、ソケット10の端部に接着される。例えば、発光モジュール20(基板21)を凹部11aの底面11a1に接着したり、発光モジュール20(基板21)を凹部11aの底面11a1に設けられた凸状の台座の上に接着したりすることができる。例えば、接着剤は、前述した、発光モジュール20(基板21)と伝熱部40とを接着する接着剤と同じとすることができる。
伝熱部40を省く場合には、発光モジュール20(基板21)が、ソケット10の端部に接着される。例えば、発光モジュール20(基板21)を凹部11aの底面11a1に接着したり、発光モジュール20(基板21)を凹部11aの底面11a1に設けられた凸状の台座の上に接着したりすることができる。例えば、接着剤は、前述した、発光モジュール20(基板21)と伝熱部40とを接着する接着剤と同じとすることができる。
前述した様に、発光素子22の点灯時において、発光素子22の温度が高くなり過ぎると、発光素子22から照射される光の全光束が減ったり、発光素子22が故障したり、発光素子22の寿命が短くなったりするおそれがある。本実施の形態に係る車両用照明装置1には、熱伝導率が2W/(m・K)以上の基板21が設けられているので、発光素子22において発生した熱を基板21を介して効率よく放熱することができる。
また、発光素子22の点灯時には、回路素子25にも電流が流れる。回路素子25に電流が流れると、回路素子25においても熱が発生する。回路素子25において発生した熱は、基板21を介して放熱される。この場合、基板21の熱伝導率が高ければ、回路素子25において発生した熱を効率よく放熱することができる。ところが、基板21の熱伝導率が高ければ、回路素子25において発生した熱の一部が発光素子22に伝わり易くなる。回路素子25において発生した熱の一部が発光素子22に伝われば、発光素子22の温度が高くなる。すなわち、基板21の熱伝導率が2W/(m・K)以上になっていると、発光素子22の温度は、自己発熱のみならず、回路素子25から放出された熱の影響を受けやすくなる。
近年においては、車両用照明装置1の小型化が求められており、発光素子22と回路素子25との間の距離が短くなる傾向にある。また、車両用照明装置1の高光束化も求められており、発光素子22と回路素子25に流れる電流の値が大きくなる傾向にある。そのため、発光素子22の温度に対する、回路素子25から放出された熱の影響がさらに大きくなっている。
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、熱伝導率が2W/(m・K)以上の基板21を用いることで、発光素子22において発生した熱を基板21を介して効率よく放熱し、且つ、回路素子25から放出された熱が、基板21を介して、発光素子22に伝わるのを抑制している。
図3(a)、(b)は、図1における発光モジュール20のB-B線断面図である。
図3(a)に示すように、発光モジュール20に設けられた基板21には、基板21の厚み方向を貫通する孔21bが設けられている。基板21の、ソケット10側とは反対側の面に垂直な方向から見て、孔21bは回路素子25と重なる位置に設けられている。例えば、孔21bは、回路素子25が実装される実装パッド21a1と実装パッド21a1の間に設けることができる。
図3(a)に示すように、発光モジュール20に設けられた基板21には、基板21の厚み方向を貫通する孔21bが設けられている。基板21の、ソケット10側とは反対側の面に垂直な方向から見て、孔21bは回路素子25と重なる位置に設けられている。例えば、孔21bは、回路素子25が実装される実装パッド21a1と実装パッド21a1の間に設けることができる。
回路素子25は、発光素子22の温度に影響を与えるものであれば限定はない。例えば、回路素子25は、発熱量が多かったり、発光素子22の近くに設けられたりするものであればよい。例えば、トランジスタや、定電流回路を有する集積回路などの制御素子25cは、発熱量が多い。そのため、図3(a)においては、孔21bは、制御素子25cと重なる位置に設けられている。
孔21bが、回路素子25と重なる位置に設けられていれば、回路素子25において発生した熱が、基板21に伝わり難くなる。そのため、発光素子22の温度に対する、回路素子25から放出された熱の影響を小さくすることができる。その結果、発光素子22から照射される光の全光束が減ったり、発光素子22の温度が最大ジャンクション温度を超えたりするのを抑制することができる。また、車両用照明装置1の小型化や高光束化が容易となる。
図3(b)に示すように、基板21の、ソケット10側とは反対側の面に開口する凹部21cを設けることもできる。基板21の、ソケット10側とは反対側の面に垂直な方向から見て、凹部21cは回路素子25と重なる位置に設けられている。例えば、凹部21cは、回路素子25が実装される実装パッド21a1と実装パッド21a1の間に設けることができる。
この様にしても、回路素子25において発生した熱が、基板21に伝わり難くなる。そのため、前述した孔21bと同様の効果を享受することができる。ただし、孔21bを設けるようにすれば、凹部21cを設ける場合に比べて、発光素子22の温度に対する、回路素子25から放出された熱の影響をより小さくすることができる。
ここで、回路素子25の発熱量が多い場合に孔21bを設けると、回路素子25の放熱が妨げられて、回路素子25の温度が高くなり過ぎる場合がある。回路素子25の温度が高くなり過ぎると、回路素子25の機能が低下したり、回路素子25の寿命が短くなったり、回路素子25が故障したりするおそれがある。
図4(a)、(b)は、回路素子25の放熱を例示するための模式断面図である。
図4(a)は、伝熱部40が設けられた場合である。図4(b)は、伝熱部40が省かれた場合である。
図4(a)に示すように、孔21bの内部に伝熱体42(第1の伝熱体の一例に相当する)を設けることができる。例えば、伝熱体42は、柱状を呈し、一方の端部が回路素子25に接触し、他方の端部が伝熱部40に設けられている。回路素子25に放熱板25dが設けられている場合には、伝熱体42の端部を放熱板25dに接触させることができる。伝熱体42は、熱伝導率の高い材料から形成することができる。例えば、伝熱体42の材料は、金属とすることができる。例えば、伝熱体42の材料は、伝熱部40の材料と同じとすることができる。伝熱体42が設けられていれば、回路素子25において発生した熱を伝熱体42を介して伝熱部40に伝えることができる。そのため、基板21に孔21bが設けられていても、回路素子25の放熱を図ることができ、ひいては、回路素子25の温度が高くなるのを抑制することができる。
図4(a)は、伝熱部40が設けられた場合である。図4(b)は、伝熱部40が省かれた場合である。
図4(a)に示すように、孔21bの内部に伝熱体42(第1の伝熱体の一例に相当する)を設けることができる。例えば、伝熱体42は、柱状を呈し、一方の端部が回路素子25に接触し、他方の端部が伝熱部40に設けられている。回路素子25に放熱板25dが設けられている場合には、伝熱体42の端部を放熱板25dに接触させることができる。伝熱体42は、熱伝導率の高い材料から形成することができる。例えば、伝熱体42の材料は、金属とすることができる。例えば、伝熱体42の材料は、伝熱部40の材料と同じとすることができる。伝熱体42が設けられていれば、回路素子25において発生した熱を伝熱体42を介して伝熱部40に伝えることができる。そのため、基板21に孔21bが設けられていても、回路素子25の放熱を図ることができ、ひいては、回路素子25の温度が高くなるのを抑制することができる。
また、伝熱体42の側面と、孔21bの内壁との間には隙間が設けられている。伝熱体42の側面と、孔21bの内壁との間に隙間が設けられていれば、伝熱体42から基板21に熱が伝わるのを抑制することができる。そのため、前述した孔21bの効果が減ずるのを抑制することができる。この場合、伝熱体42の側面の一部は孔21bの内壁と接触していてもよいが、伝熱体42の側面の全域において、伝熱体42の側面と、孔21bの内壁との間に、隙間が設けられていることが好ましい。
伝熱体42と伝熱部40は、一体に形成することもできるし、伝熱部40に設けられた孔に伝熱体42を圧入することもできるし、半田や熱伝導率の高い接着剤などを用いて、伝熱体42を伝熱部40に接合することもできる。
図4(b)に示すように、孔21bの内部に伝熱体42a(第2の伝熱体の一例に相当する)を設けることができる。伝熱体42aの一方の端部は回路素子25に接触し、他方の端部はソケット10の一方の端部に設けられている。伝熱体42aは、熱伝導率の高い材料から形成することができる。例えば、伝熱体42aの材料は、金属とすることができる。伝熱体42aは、ソケット10の凹部11aの底面11a1に設けられた孔に圧入することもできるし、熱伝導率の高い接着剤などを用いて凹部11aの底面11a1に接着することもできるし、インサート成形法などを用いて、伝熱体42aを凹部11aの底面11a1に埋め込むこともできる。
また、射出成形法などを用いて、伝熱体42aとソケット10とを一体成形することもできる。この場合、伝熱体42aは、ソケット10と同じ高熱伝導性樹脂から形成することができる。
また、前述した伝熱体42と同様に、伝熱体42aの側面と、孔21bの内壁との間には隙間が設けられている。
また、前述した伝熱体42と同様に、伝熱体42aの側面と、孔21bの内壁との間には隙間が設けられている。
伝熱体42aが設けられていれば、前述した伝熱体42と同様の効果を享受することができる。すなわち、基板21に孔21bが設けられていても、回路素子25の放熱を図ることができ、ひいては、回路素子25の温度が高くなるのを抑制することができる。また、伝熱体42aから基板21に熱が伝わるのを抑制することができる。そのため、前述した孔21bの効果が減ずるの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5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5に示すように、車両用灯具100は、例えば、車両用照明装置1、筐体101、カバー102、光学要素103、シール部材104、およびコネクタ105を有する。
図5に示すように、車両用灯具100は、例えば、車両用照明装置1、筐体101、カバー102、光学要素103、シール部材104、およびコネクタ105を有する。
筐体101には、車両用照明装置1が取り付けられる。筐体101は、装着部11を保持する。筐体101は、一方の端部側が開口した箱状を呈している。筐体101は、例えば、光を透過しない樹脂などから形成される。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が設けられる。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が挿入される凹部が設けられる。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られる。カバー102は、透光性樹脂などから形成される。カバー102は、レンズなどの機能を有することもできる。
光学要素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。例えば、図5に例示をした光学要素103はリフレクタである。この場合、光学要素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。
シール部材104は、フランジ13と筐体101の間に設けられる。シール部材104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される。
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、コネクタホルダ15の内部に露出している複数の給電端子31の端部に嵌め合わされる。コネクタ105には、図示しない電源などが電気的に接続される。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が設けられている。シール部材105aを有するコネクタ105が、コネクタホルダ15の内部に挿入された際には、コネクタホルダ15の内部が水密となるように密閉される。
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、10 ソケット、11 装着部、11a 凹部、11a1 底面、20 発光モジュール、21 基板、21b 孔、21c 凹部、22 発光素子、25 回路素子、25c 制御素子、25d 放熱板、40 伝熱部、42 伝熱体、42a 伝熱体、100 車両用灯具、101 筐体
Claims (5)
- 高熱伝導性樹脂を含むソケットと;
前記ソケットの一方の端部側に設けられ、熱伝導率が2W/(m・K)以上の基板と;
前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられた発光素子と;
前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に設けられ、前記発光素子と電気的に接続された回路素子と;
を具備し、
前記基板は、前記基板の厚み方向を貫通する孔、および、前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に開口する凹部、の少なくともいずれかを有し、
前記基板の、前記ソケット側とは反対側の面に垂直な方向から見て、前記孔、または、前記凹部は、前記回路素子と重なる位置に設けられている車両用照明装置。 - 前記ソケットの一方の端部と、前記基板と、の間に設けられ、金属を含む伝熱部と;
前記基板の前記孔の内部に設けられ、金属を含み、一方の端部が前記回路素子に接触し、他方の端部が前記伝熱部に設けられた第1の伝熱体と;
をさらに具備し、
前記第1の伝熱体の側面と、前記基板の前記孔の内壁と、の間には隙間が設けられている請求項1記載の車両用照明装置。 - 前記基板の前記孔の内部に設けられ、金属または前記高熱伝導性樹脂を含み、一方の端部が前記回路素子に接触し、他方の端部が前記ソケットの一方の端部に設けられた第2の伝熱体をさらに具備し、
前記第2の伝熱体の側面と、前記基板の前記孔の内壁と、の間には隙間が設けられている請求項1記載の車両用照明装置。 - 前記回路素子は、放熱板を有し、
前記回路素子の前記放熱板が設けられた側が、前記基板に設けられている請求項1~3のいずれか1つに記載の車両用照明装置。 - 請求項1~4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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2021
- 2021-09-21 JP JP2021152798A patent/JP2023044765A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240325 |