JP4329735B2 - Ledランプユニット - Google Patents
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Description
一方、様々な用途に利用されるLEDランプユニットでは、その発熱が問題となることが多いある。このような場合には、ヒートシンクなどを利用することにより放熱特性を向上させることが行われている。例えば、特許文献2には、基板の裏面側にヒートシンクを設けることによってLEDの熱を効率的に放出するLEDユニットが開示されている。
LEDランプユニットの発光態様の多様化等を背景として、より高精度な配光制御を行うことが求められている。配光制御はレンズによって行うことができる。LEDランプユニットにレンズの固定方法は、フレームとカバーとの固定と同様に熱かしめで固定する方法が考えられる。しかし、レンズの一部又はレンズと一体に形成した足を熱かしめで固定すると、熱かしめの際の溶融によってレンズ自体にヒケ(ゆがみや変形)が生じる。レンズがゆがむ又は変形すると、レンズのレンズ精度が低下し、高精度な配光制御が行うことができない。またレンズの他に、配光制御の高精度化のために別途特別な部材を使用することも考えられるが、部品数が増加し、装置が複雑化する。
一方、放熱性向上のためにヒートシンクを用いることは、部品数の増加による製造コストの上昇、製造工程の複雑化を伴う。また、装置が大型化するという問題も生じる。装置が大型化すれば設置スペースの確保が困難となり、例えば車両室内など限られた空間において高い自由度で設置できない。さらに、今後、LEDの高輝度化に伴い発熱量の増大が予想されることを考慮すると、LEDランプユニットは放熱特性に優れた構成とすることが望まれている。
そこで本発明は、以上の問題に鑑みて、簡易な構成で高精度の配光制御を実現するLEDランプユニットを提供することを目的の一つとする。特にまた、レンズ精度を低下させることなくレンズを配置することによって、ないようにレンズを組み込んで、高度な配光制御が可能なを実現するLEDランプユニットを提供することを目的の一つとする。さらに、小型で、放熱特性に優れたLEDランプユニットを提供することも目的の一つとする。
前記取付部材の上に配置される基板と、
前記基板に実装されるLED光源と、
前記LED光源の光放出側に配置されるレンズであって、その一部が前記基板に当接することによって前記基板に対して位置決めされるレンズと、
第1係止爪及び第2係止爪と有し、前記取付部材に固定されるケースと、を備え、
前記基板及び前記レンズが前記取付部材と前記ケースで挟持され、前記第1係止爪は前記取付部材に対して垂直軸方向及び第1水平軸方向に前記ケースを前記取付部材に固定し、前記第2係止爪は前記取付部材に対して垂直軸方向及び第2水平軸方向に前記ケースを前記取付部材に固定する、LEDランプユニットとする。
(取付部材)
LEDランプユニットには取付部材が備えられる。取付部材により所望の位置にLEDランプユニットを取り付けられる。取付部材は、アルミ、銅等の熱伝導率の高い金属や、金属若しくはセラミックスからなるフィラ入りの樹脂などの放熱性材料で形成される。熱伝導性材料で取付部材を形成することにより、後述するLED光源の熱を取付部材を介して効率よく放熱させることができる。すなわち、取付部材にヒートシンクとしての機能をもたせることができる。
LED光源の種類は特に限定されず、砲弾型LEDランプ、表面実装型LEDランプ、又はLEDチップを直接利用することができる。また、使用するLED光源の数も限定されず、一つ若しくは複数のLED光源を使用することができる。複数のLED光源を使用する場合は、LED光源の種類は同一であっても良いし、異なる種類のLED光源を含んでいても良い。LED光源の発光色は目的に応じて適宜選択される。例えば、白色、赤色、緑色、青色等、所望の発光色に応じて選択される。使用する複数のLED光源の発光色は同一であっても良いし、異なる発光色のLED光源を含んでいても良い。
基板にはLED光源が実装されている。基板の材質は特に限定されないが、Al、Cuなどの金属や高熱伝導性樹脂など、熱伝導性の高いの材質で基板を形成することが好ましい。LED光源の熱を取付部材等へ効率よく伝播させることができるからである。
基板は取付部材の上に配置される。基板と取付部材の間に熱伝導層を設けても良い。係る構成によると、LED光源の熱を取付部材へ効率よく伝播させることができる。熱伝導層の材質としては、金属フィラを含むシリコーンゲル、シリコーンゲル、アクリルエラストマーを例示できる。
レンズはLED光源の配光制御を目的として使用されるものである。レンズの材質は光透過性であれば特に限定されず、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂や、ガラスなどの無機材料を採用することができる。レンズは基板に実装されるLED光源の光放出側に配置される。レンズの位置決めは、レンズの一部を基板上の所定の位置に当接させて行う。例えば、基板の所定の位置にレンズの一部が係合する係合部を設けて、ここにレンズの一部を係合させることでレンズの位置決めを基板に対して行うことができる。このように、レンズの位置決めをケースなどの他の部材を基準とするのではなく、LED光源がマウントされた基板を基準としてレンズの位置決めを行うことにより、LED光源に対するレンズの位置にズレや誤差が生じにくく、配光制御を高精度に行うことができる。
本発明のケースはレンズと基板を間に挟んで取付部材に固定される。これによって基板とレンズはケースと取付部材によって挟持される。ケースの材質は樹脂や金属を採用できるが、絶縁性や成形性、熱かしめの点から熱可塑性樹脂製であることが好ましい。ケースは第1係止爪及び第2係止爪を備える。第1係止爪は取付部材に対して垂直軸方向(即ち、基板とレンズを挟持する方向)と、取付部材に対して水平な第1水平軸方向にケースを取付部材へ固定する。同様に第2係止爪は取付部材に対して垂直軸方向(即ち、基板とレンズを挟持する方向)と、取付部材に対して水平な第2水平軸方向にケースを取付部材へ固定する。これにより、ケースは取付部材に対して、挟持する方向と第1及び第2軸水平方向の3方向から固定されることとなり、ケースのズレ或いはがたつきが軽減される。さらに、かかる状態で挟持された基板及びレンズについても、そのズレ或いはがたつきが軽減される。第1軸水平方向と第2軸水平方向は直交することが好ましい。ケースのズレがより一層軽減されるからである。
なお、第1係止爪または第2係止爪を複数設けてもよい。例えば、2個の第1係止爪により取付部材を前後方向から挟み、2個の第2係止爪により取付部材を左右方向から挟むことによってケースを固定することができる。かかる状態ではケースは、取付部材に垂直な方向、取付部材の前後及び左右方向から固定されるため、ズレ若しくはがたつきを一層軽減することができる。
ケースを金属で形成した場合には、第1及び第2突起部を取付部材の側面から裏面へ屈曲させることにより、第1係止爪及び第2係止爪を形成することができる。
以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
LEDランプユニット1は車輌室内の天井に設置され、マップランプとして利用される。図1Aに示すようにLEDランプユニット1はケース10、レンズ2、基板3、熱伝導シート4及び取付部材であるブラケット5を備える。ブラケット5はアルミ製であって、ベース部分51と車両室内天井へ固定するための二つの孔52とを有する。ベース部51は略平板状であって前側部53、左右側部54を有する。熱伝導シート4は金属フィラーを含むシリコーンゲルである。基板3はAl製の放熱性基板であって、LEDランプ31、定電流回路(図示せず)、コネクタ33などが実装される。コネクタ33には給電用の端子(図示せず)が接続される。基板3上には回路(図示せず)が形成されており、コネクタ33を介して供給された電力がLEDランプ31へ供給される。また基板3の両側部には基板3の一部を欠いて形成された係合部位32が形成されている。LEDランプ31は白色発光する表面実装型LEDランプである。レンズ2は凸レンズであって、その縁部に2個の位置決め部21を備える。ケース10はPBT樹脂製であって、レンズ用の開口部13を備える。さらに左及び右側部に1本ずつ第1突起部11を備え、前側部に2本の第2突起部12を備える。第1及び第2突起部11、12はそれぞれ、ケース内側に突出した仮止め用の爪11a、12aを備える。
ケース10が仮止めされた後、図4Aに示すように、第1及び第2突起部の一部に対して、過熱した熱かしめ用の治具6を押し当てる。これにより、第1及び第2突起部11、12の先端部は軟化(溶融)する(図4Bを参照)。このとき、治具6の形状はL字型であって、そのL字部分がブラケット5の前側部53及び裏面、又は左右側部54及び裏面に沿うように治具6が押し付けられる。この結果、図5に示すように、軟化(溶融)した第1及び第2突起部11、12の先端部は、ブラケット5の裏面に沿って変形することとなる。これにより、ブラケット5の前側部53と裏面に当接する第1係止爪110と、左右側部54と裏面に当接する第2係止爪120とが形成される。この結果、第1係止爪110と第2係止爪120は、ケース10とブラケット5とが基板3とレンズ2を挟持した状態で固定され、LEDランプユニットが組み立てられる(図1B参照)。なお、治具6により第1及び第2突起部11、12の先端部を軟化(溶融)した際、仮止め用の爪11a、12aも軟化(溶融)されることとなる。
10 ケース
11 第1突起部
110 第1係止爪
12 第2突起部
120 第2係止爪
2 レンズ
3 基板
31 LEDランプ
4 熱伝導シート
5 ブラケット
Claims (5)
- 熱伝導性材料からなる取付部材と、
前記取付部材の上に配置される基板と、
前記基板に実装されるLED光源と、
前記LED光源の光放出側に配置されるレンズであって、その一部が前記基板に当接することによって前記基板に対して位置決めされるレンズと、
第1係止爪及び第2係止爪と有し、前記取付部材に固定されるケースと、を備え、
前記基板及び前記レンズが前記取付部材と前記ケースで挟持され、前記第1係止爪は前記取付部材に対して垂直軸方向及び第1水平軸方向に前記ケースを前記取付部材に固定し、前記第2係止爪は前記取付部材に対して垂直軸方向及び第2水平軸方向に前記ケースを前記取付部材に固定する、LEDランプユニット。 - 前記第1水平軸方向と前記第2水平軸方向が直交する、請求項1に記載のLEDランプユニット。
- 前記取付部材と前記基板との間に熱伝導層を備える、請求項1又は2に記載のLEDランプユニット。
- 前記ケースに予め形成された第1突起部及び第2突起部を熱かしめすることによって前記第1係止爪及び前記第2係止爪が形成される、請求項1〜3のいずれかに記載のLEDランプユニット。
- 前記第1突起部及び第2突起部が前記ケースを前記取付部材へ仮止めするための爪を有する、請求項4に記載のLEDランプユニット。
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