JP4566061B2

JP4566061B2 - 灯具

Info

Publication number: JP4566061B2
Application number: JP2005135489A
Authority: JP
Inventors: 広徳塚本
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006313676A

Description

本発明は発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）等の発光素子を光源とする灯具に関し、特に熱による発光素子の特性劣化や熱劣化を防止した灯具に関するものである。

近年の車両用灯具では、光源にＬＥＤ等の発光素子を用いた灯具が提案されている。この種の灯具では、回路基板にＬＥＤ及び回路部品を搭載し、当該回路基板を灯具内に内装する構成がとられている。あるいは、特許文献１のように、従来の白熱バルブに代えてＬＥＤを光源として使用することを可能にした互換性のある灯具の場合には、白熱バルブ用ソケットと同じ規格のソケット内にＬＥＤを搭載した回路基板を内装する構成がとられることもある。いずれにしてもＬＥＤを光源とする灯具では回路基板にＬＥＤを搭載しているため、同じ回路基板に搭載されている回路部品で発生した熱、特にＬＥＤに規格電流を通流する際に用いられる電流制限用抵抗で発生した熱が回路基板を介して、あるいは輻射によりＬＥＤに伝えられてＬＥＤの温度が上昇し、発光効率が低下して発光輝度が低下し、あるいは熱劣化により寿命が短くなる等の問題が生じる。

このようなＬＥＤの発熱による発光効率や熱劣化の問題を解消するために、特許文献２では灯具の外部に引き出されて電源に接続する電気コードの一部に電流制限用抵抗を介挿する技術が提案されている。この特許文献２では電流制限用抵抗で発生した熱は灯具の外部において放熱され、灯具の内部のＬＥＤには殆ど伝わることがないためＬＥＤの温度上昇による前記した問題を解消する上では有効である。
特開２００４−６３０８４号公報特開２００３−１１５２０８号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、電気コードの一部を分断し、この分断した部分に電流制限用抵抗を接続し、しかもこの電流制限用抵抗を被覆するための絶縁被覆構造が必要であり、構造が複雑なものになっていた。特に、電流制限用抵抗を回路基板とは別部品として構成する必要があり、灯具を構成する部品点数が増加し、灯具全体の構成が複雑化する要因になっている。また、電流制限用抵抗が灯具の外部に露呈されるため、防水対策や防塵対策を施す必要があるとともに、信頼性を確保することが困難である。さらに、電流制限用抵抗で発生した熱については有効であるが、回路基板に搭載されているＬＥＤで発生した熱、あるいは他の回路部品、例えば逆流防止用ダイオードや保護回路用ダイオード等で発生した熱は他のＬＥＤに伝えられてしまい、これらの熱による温度上昇の防止効果を得ることが難しいものとなっている。

本発明の目的は、回路基板に搭載した部品で発生する熱がＬＥＤ等の発光素子に影響を与えることがなく、温度上昇に伴う発光素子の発光特性の低下や熱劣化を防止した灯具を提供するものである。

本発明は、光源としての発光素子が内装された灯具ハウジングと、発光素子を発光させるための回路部品を搭載した回路基板と、回路基板を電源に接続するための電気コネクタとを備える灯具において、電気コネクタは灯具ハウジングとは別体に構成されて回路基板が内装され、発光素子は回路基板で発生する熱が伝達されないよう回路基板から離れた位置に配置され、電気コネクタに電気コードを介して接続されたことを特徴とする。回路部品は少なくとも発光素子に通電する電流を制限するための電流制限用抵抗を含んでいる。

本発明においては、回路基板は電気コネクタのコネクタ筐体に内装され、回路基板に設けた電極をコネクタ端子として構成することが好ましい。また、発光素子は灯具ハウジングに対して着脱可能なソケットに搭載されることが好ましい。この場合において、ソケットは放熱性の良い金属電極を備え、発光素子は当該金属電極に接続されることが好ましい。

本発明によれば、発光素子は回路基板で発生する熱が伝達されないよう回路基板から離れた位置に配置されているので、発光素子の放熱対策が容易であり、発光素子における温度上昇が抑制できる。また、回路基板は発光素子に電気コードで接続される電気コネクタに内装されているので、回路基板上の回路部品で発生する熱が発光素子に影響することもなく、発光素子の温度上昇を抑制することができる。これにより、発光素子の温度上昇に伴う発光効率の低下や熱劣化が防止できる。また、回路基板を電気コネクタに内装するので、回路部品が灯具ハウジングの外部に露呈することはなく信頼性を向上する上で有利になるとともに、灯具を構成する部品点数が増大することもなく構成が簡略化できる。

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車の灯具に適用した実施例の一部を破断した斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、例えば自動車のテールランプＴＬに適用した例である。ランプハウジング１は浅皿容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口に取着されたレンズ１２とで構成される。ここではレンズ１２は赤色のレンズを用いている。ランプボディ１１の内面の複数箇所にはリフレクタとして円弧面凹部１３が形成されており、その表面はアルミニウムの塗装或いは蒸着等によって光反射面として構成されている。また、各リフレクタに対応するランプボディの背面の複数箇所にはそれぞれソケット取付穴１４が開口されており、各ソケット取付穴１４にはそれぞれ詳細を後述するＬＥＤソケット２が着脱可能に取着されている。前記ＬＥＤソケット２には後述するように光源としてのＬＥＤ５が搭載されており、また複数の各ＬＥＤソケット２は、ここでは水平方向に配列された各ＬＥＤソケット２は電気コード３によって直列に接続されており、各列に接続された複数本の電気コード３は各終端において一体に束ねられ、１つの電気コネクタ４に接続されている。この電気コネクタ４は図には表れない電源、すなわち車載バッテリに接続された電源側コネクタ６に嵌合させ、相互に電気接続することが可能である。

図３（ａ），（ｂ）は前記ＬＥＤソケット２の斜視図と一部破断側面図である。ソケット筐体２１は概ね円筒状をしており、その長さ方向の一部には前記ソケット取付穴１４に着脱することが可能なバヨネット部２２が設けられる。このバヨネット部２２は円周方向の複数箇所において半径方向に突出された複数のバヨネット片２２ａと、当該バヨネット片２２ａと筒軸方向に所要の間隔をおいて設けられた円形のフランジ２２ｂを備えており、その構成は従来から用いられている白熱バルブ用のソケットに形成されているものと同じであるので詳細な説明は省略するが、ソケット取付穴１４にＬＥＤソケット２を挿入した状態で軸回り方向に小角度だけ回転させてバヨネット片２２ａとフランジ２２ｂとの間にソケット取付穴１４の内縁部を挟持することでランプボディ１１に対して固定しあるいは取り外すことが可能である。このＬＥＤソケット２をランプハウジング１１のソケット取付穴１４に装着することで、光源として白熱バルブを用いていたランプをＬＥＤを光源とするランプに変更することが可能である。

また、前記ソケット筐体２１の内部には金属片を加工した一対の電極２３が内装支持されている。これらの電極２３はソケット筐体２１の内側に沿って形成されたスリット２４に嵌入され、電極２３の一部に切り起こされた係止片２３ａがソケット筐体２１に設けた穴２１ａに嵌合することでその脱落が防止されている。前記各電極２３の先端部２３ｂは対向するように曲げ加工された上でソケット筐体２１の先端開口部２１ｂに露呈されており、この露呈された先端部２３ｂにＬＥＤ５が半田付け、溶接、かしめ等により電気的に接続された状態で固定されている。あるいは、これらの固定構造に代えてワンタッチ方式の嵌合構造としてもよい。ここではＬＥＤ５は図には表れないＬＥＤ素子を内装した矩形のパッケージ本体５１の底面に放熱板を兼ねるように幅寸法が拡大された一対のリード端子５２がＬ字状に曲げ形成され、頂面にはＬＥＤ素子から出射した光を集光するためのレンズ５３が形成されたディスクリート構成のＬＥＤが採用されており、これら一対のリード端子５２が前記各電極２３の先端部２３ｂに接続されている。また、前記各電極２３の基端部２３ｃにはそれぞれ電気コード３がかしめにより接続されており、ソケット筐体２１の基端開口部２１ｃから外部に引き出されている。

一方、図４は前記電気コネクタ４の縦断面図であり、電気コネクタ４は樹脂等の絶縁材で形成されたコネクタ筐体内４１に回路基板４２が内装され、ネジ４３により固定されている。この回路基板４２には後述するように前記ＬＥＤ５を発光させ、また発光を制御するための回路部品が搭載されており、前記電気コード３の終端に電気接続されている。また、前記回路基板４２の一部にはコネクタ端子４４が一体的に支持されており、このコネクタ端子４４の先端部はコネクタ筐体４１の一部に設けた矩形の開口部４５内に配設され、この開口部４５に前記した電源側コネクタ６を嵌合したときに当該電源側コネクタ６の図には表れない電源側コネクタ端子に接触して電気接続が行われる。この実施例では前記テールランプＴＬはストップランプとしても機能させているため３つのコネクタ端子４４が設けられており、後述するように１つは接地コネクタ端子として、他の１つはストップ電源コネクタ端子として、残りの１つはテール電源コネクタ端子として構成されている。

図５は前記ＬＥＤ５、回路基板４２を含む電気コネクタ４の電気回路図である。前記テールランプＴＬのランプボディ１１に装着されたＬＥＤソケット２にそれぞれ搭載されたＬＥＤ５は所定の個数単位で直列に接続されて複数のＬＥＤ列を構成している。そして、各ＬＥＤ列はそれぞれ電気コード３により電気コネクタ４の回路基板４２に電気接続されている。回路基板４２には前記３つのコネクタ端子４４として、接地コネクタ端子ＧＮＤとストップ電源コネクタ端子ＳＴとテール電源コネクタ端子ＴＴとが電気接続されている。前記回路基板４２には複数個の電流制限用抵抗Ｒが搭載されており、各電流制限用抵抗Ｒは前記接地コネクタ端子ＧＮＤと複数本の電源コード３との間に接続され、複数のＬＥＤ例のそれぞれに直列接続される。また、前記複数のＬＥＤ列と並列に接続されるように保護ダイオードで構成される保護回路Ｐが接続されている。前記保護回路Ｐの電源側は逆流防止ダイオードＤ１を介して前記ストップ電源コネクタ端子ＳＴに接続され、また同時にテール制御回路ＴＣと逆流防止ダイオードＤ２を介してテール電源コネクタ端子ＴＴに接続されている。前記電流制限用抵抗Ｒ、保護回路Ｐを構成している回路部品、逆流防止ダイオードＤ１，Ｄ２、テール制御回路ＴＣを構成している回路部品はそれぞれ前記回路基板４２に搭載され、前記電気コネクタ４内に配設されている。

以上の構成のテールランプでは、ＬＥＤソケット２をランプハウジング１のソケット取付穴１４に装着し、各列のＬＥＤソケット２から引き出されている電気コード３に接続されている電気コネクタ４に電源側コネクタ６を嵌合させることで回路基板４２ないしＬＥＤ５を電源に接続し、ＬＥＤ５の発光が可能になる。発光したＬＥＤ５から出射される光はリフレクタとしての円弧面凹部１３により前方に向けて反射され、レンズ１２を通して外部に出射されることは言うまでもない。テールランプＴＬの点灯時には、自動車に設けられている点灯制御回路で制御された電力が電源側コネクタ６を介して電気コネクタ４のテール電源コネクタ端子ＴＴに電力が供給される。このときには、テール制御回路ＴＣでの制御により低電流がＬＥＤ５に通流され、各ＬＥＤ５は低輝度で発光する。運転者がブレーキを操作したときには前述した点灯制御回路により電気コネクタ４のストップ電源コネクタ端子ＳＴに電力が供給される。このときには、電力はテール制御回路ＴＣで制御されることがないため、高電流がＬＥＤ５に通流され、各ＬＥＤ５は高輝度で発光する。そして、いずれの場合でも各ＬＥＤ５の各列に直列に接続された電流制限用抵抗Ｒにより各ＬＥＤ５に通流される電流が適正電流となるように制御される。

このようにテールランプＴＬのＬＥＤ５を発光したときにはＬＥＤ５が発熱するとともに、回路基板４２に搭載されている電流制限用抵抗Ｒ、保護回路Ｐを構成している部品、テール制御回路ＴＣを構成している部品、及び逆流防止ダイオードＤ１，Ｄ２にそれぞれ電流が流れるため、これらの部品も発熱する。このとき、ＬＥＤ５で発生した熱はＬＥＤソケット２を構成している電極２３に伝達され、当該電極２３から放熱されるため、ＬＥＤ５の自己発熱による温度上昇は抑制される。また、複数のＬＥＤ５はそれぞれ個別にＬＥＤソケッ２に搭載されているので、１つのＬＥＤ５で発生した熱が他のＬＥＤ５に影響をおよぼすこともなくＬＥＤ５の相互発熱による温度上昇が抑制される。

一方、回路基板４２に搭載されている各回路部品の発熱によって回路基板４２の温度が上昇するが、回路基板４２は電気コネクタ４に内装されており、ＬＥＤ５とは電気コード３を介して離れた位置に配置されているので、電気コネクタ４内の温度が上昇しても当該熱がランプハウジング１及びＬＥＤ５にまで伝達されることはない。また、回路基板４２にコネクタ端子４４を設け、このコネクタ端子４４を電源側コネクタ６に接続する構成としているので、回路部品で発生した熱はコネクタ端子４４を介して放熱されることになり、回路基板４２の温度上昇を抑制する上で有利になる。これにより、ＬＥＤ５の温度上昇に伴う発光効率の低下や熱劣化による短寿命化が防止できる。また、回路基板４２を電気コネクタ４に内装しているので回路部品がランプハウジングの外部に露呈することはなく信頼性を向上する上で有利であるとともに、回路部品の防塵、防水対策を施す必要がなく、ランプを構成する部品点数が増大することはなく構成が簡略化できる。

また、この実施例では、ＬＥＤソケット２はＬＥＤ５を搭載する部分の構成を若干変更するだけで従来から用いられている白熱バルブ用のソケットの構造をそのまま採用して構成でき、また電気コネクタ４も回路基板４２を内装可能な構成とすることで従来の電気コネクタの構造をそのまま採用して構成できるので、設計、製造が容易になる。特に、実施例では回路基板４２に立設したコネクタ端子４４を電気コネクタ４の電源側コネクタ接続用のコネクタ端子として構成しているので、電気コネクタ４の構造を簡略化する上でも有利になる。また、同時にランプハウジング１と電源側コネクタ６についても従来の白熱バルブを用いるランプのものをそのまま利用することができるという利点もある。

図６は実施例２の灯具の一部を破断した斜視図であり、実施例１と同様に自動車のテールランプＴＬに適用した例を示している。なお、実施例１と等価な部分には同一符号を付してある。ランプハウジング１はランプボディ１１とその前面のレンズ１２とで構成され、このランプハウジング１内には複数個のＬＥＤ５を搭載したＬＥＤ基板７が内装されている。また、前記ＬＥＤ基板７の前側にリフレクタ８が配設され、リフレクタ８に開口された窓８１内にＬＥＤ５を露呈させ、ＬＥＤ５から出射される光をリフレクタ８で反射して前方に放射させている。ここで、前記ＬＥＤ５は実施例１のＬＥＤと同様であり、図には表れないＬＥＤ素子を内装したパッケージ本体５１の底面から放熱板を兼ねた一対のリード端子５２を突出し、またパッケージ本体５１の頂面にはＬＥＤ素子から出射した光を集光するレンズ５３が配設されている。

前記ＬＥＤ基板７は、図７に一部を拡大して示すように、絶縁材からなるベース７１と、このベース７１の表面に互いに絶縁状態を保って固定された複数の電極板７２とで構成される。各電極板７２は互いに微小間隙を挟んで対峙されており、この微小間隙に臨む部位にそれぞれＬＥＤ固定部７３を構成している。ＬＥＤ固定部７３は各電極板７２のそれぞれ４箇所を舌片７４として切り欠いた上で曲げ起こし、かつそのうちの最も内側に位置する一部の舌片７４ａを逆Ｕ字状に曲げ形成したものである。このＬＥＤ固定部７３では、ＬＥＤ５のリード端子５２を舌片７４で囲まれる領域において電極板７２に対して当接させることで、リード端子５２は舌片７４ａに弾性接触した状態で舌片７４内に保持されることになり、同時にリード端子５２と舌片７４ａとの接触によって相互に電気接続し、電極板７２に対して電気接続するようになっている。そして、前記ＬＥＤ基板７は各電極板７２にそれぞれ電気コード３が接続されており、この電気コード３はランプハウジング１から外部に引き出され、その先端には実施例１と同様な電気コネクタ４が接続されている。

実施例２の電気回路は図５に示した実施例１の回路と同じである。また、実施例２においても、ＬＥＤ基板にはＬＥＤのみが搭載されており、電流制限用抵抗を始めとする保護回路を構成する部品や逆流防止ダイオード等の回路部品は全て電気コネクタに内装された回路基板に搭載されている。また、電気コネクタの構成は実施例１と同じである。

実施例２によれば、ＬＥＤ５を発光したときにＬＥＤ５で発生した熱はリード端子５２を介して各電極板７２に伝達され、面積の大きな電極板７２の表面から放熱される。そのため、ＬＥＤ５における放熱効果は実施例１よりも高く、ＬＥＤ５自身の発熱による温度上昇を抑制することはもとより、隣接するＬＥＤ５間での発熱による温度上昇を有効に抑制することができる。また、実施例２においても、電気コネクタ４内の回路基板４２に搭載されている電流制限用抵抗Ｒを始めとする回路部品の発熱によって回路基板４２の温度が上昇しても、回路基板４２は電気コネクタ４に内装されており、ＬＥＤ５とは電気コード３を介して離れた位置に配置されているので、電気コネクタ４の温度が上昇しても当該熱がＬＥＤ５にまで伝達されることはない。これにより、実施例１と同様にＬＥＤ５の温度上昇に伴う発光効率の低下や熱劣化による短寿命化が防止できる。また、回路基板４２を電気コネクタ４に内装しているので、回路部品がランプハウジング１の外部に露呈することはなく信頼性を向上する上で有利であるとともに、防塵、防水等の対策が不要になりランプを構成する部品点数が増大することもない。

ここで、回路基板の回路構成は図５に示した回路に限られるものではなく、複数個のＬＥＤを並列接続したＬＥＤ群を電流制限用抵抗と共に直列接続する構成の回路にも適用可能である。

本発明は実施例のテールランプに限られるものではなく、ＬＥＤ等の発光素子を光源とする灯具であれば同様に適用することが可能である。本発明は特に、白熱バルブを光源とするランプの光源をＬＥＤ等に変更する場合に適用する上で極めて有利である。

本発明の実施例１のテールランプの一部を破断した斜視図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。ＬＥＤソケットの斜視図とＢ−Ｂ線断面図である。電気コネクタの縦断面図である。ＬＥＤの発光回路の回路図である。実施例２のテールランプの断面図である。ＬＥＤ基板の一部の拡大斜視図である。

符号の説明

１ランプハウジング
２ＬＥＤソケット
３電気コード
４電気コネクタ
５ＬＥＤ
６電源側コネクタ
７ＬＥＤ基板
８リフレクタ

Claims

光源としての発光素子が内装された灯具ハウジングと、前記発光素子を発光させるための回路部品を搭載した回路基板と、前記回路基板を電源に接続するための電気コネクタとを備える灯具において、前記電気コネクタは前記灯具ハウジングとは別体に構成されて前記回路基板が内装され、前記発光素子は前記回路基板で発生する熱が伝達されないよう前記回路基板から離れた位置に配置され、前記電気コネクタに電気コードを介して接続されたことを特徴とする灯具。
前記回路部品は少なくとも発光素子に通電する電流を制限するための電流制限用抵抗を含むことを特徴とする請求項１に記載の灯具。
前記回路基板は前記電気コネクタのコネクタ筐体に内装され、前記回路基板に設けた電極をコネクタ端子として構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の灯具。
前記発光素子は前記灯具ハウジングに対して着脱可能なソケットに搭載されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の灯具。
前記ソケットは放熱性の良い金属電極を備え、前記発光素子は当該金属電極に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の灯具。