JP4582087B2 - 発光ダイオードの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードの固定構造、特に車両用ランプ装置に好適な発光ダイオードの固定構造に関する。

車両用ランプ装置には光源として発光ダイオードを使用するものがある。発光ダイオードは基板の表面に２つの給電部を有し、そこに電気を供給できる状態でハウジングやヒートシンク等に固定される。具体的には、発光ダイオードは、給電可能な配線部を内蔵するアタッチメント本体と、下面支持部材との間に挟持されて保持され、その保持状態のまま、ハウジングやヒートシンク等の必要な箇所に固定される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−６６１０８号公報

しかしながら、このような従来の技術にあっては、２つの部品で発光ダイオードを挟持して固定する構造のため、発光ダイオードをヒートシンクに固定しようとする場合に、一方の部品が邪魔になり、発光ダイオードとヒートシンクとを大きな面積で確実に密着させることが難しく、ヒートシンクによる十分な放熱性能が得られないおそれがある。

そこで、本発明は、発光ダイオードとヒートシンクを確実に密着させて十分な放熱性能が得られる発光ダイオードの固定構造を得ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、表面側の一方向両端部に給電部がそれぞれ形成された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを固定するためのヒートシンクと、前記発光ダイオードの外形に合致した形状の開口部を有し且つ所定の厚さを有する絶縁性のホルダーと、を備える発光ダイオードの固定構造であって、前記ホルダーの一方向両端部には、当該一方向に直交する他方向に沿って延びる板状の金属配線体がそれぞれインサートされており、前記金属配線体は、開口部において少なくとも側端部が開口部内に突出するとともに、当該金属配線体の前記他方向の一端部が接続端子として前記ホルダーから外部へ突出しており、前記発光ダイオードを前記ホルダーの開口部内に前記ヒートシンク側からセットし、当該ホルダーを固定手段によりヒートシンクの表面側へ固定することで、発光ダイオードの給電部が開口部内の金属配線体を介してヒートシンク側へ押圧されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光ダイオードの固定構造において、前記金属配線体は、少なくとも前記開口部内に突出した側端部が前記開口部を前記他方向に貫通していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発光ダイオードの固定構造において、前記金属配線体にヒートシンク側へ曲げたバネ部を形成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発光ダイオードの固定構造において、前記バネ部が台形状に曲げられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の発光ダイオードの固定構造において、前記金属配線体の接続端子に、ターミナルロック端子の係合部と係合するターミナルロック孔が形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、開口部内に発光ダイオードをセットした状態のホルダーをヒートシンクに固定するだけで、発光ダイオードの給電部が開口部内の金属配線体によりヒートシンク側へ押圧されるため、発光ダイオードとヒートシンクとを密着させることができ、ヒートシンクによる放熱性能を向上させることができる。このとき、発光ダイオードとヒートシンクとの間には何も存在しないため、発光ダイオードの全面をヒートシンクに密着させることができ放熱性能を十分に高めることができる。また、金属配線体と給電部も同様に密着するため、発光ダイオードへの給電性能も向上させることができる。さらに、ホルダーの開口部と発光ダイオードの外形が合致しているため、発光ダイオードの位置決めを確実に行うことができ、光学的性能を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、金属配線体が開口部を他方向に貫通しているため、開口部内の金属配線体が開口部の両側で保持された状態となり、金属配線体の保持剛性が高まる。したがって、ホルダーの固定手段に応じて金属配線体による給電部の押圧力を高めることができる。

請求項３記載の発明によれば、金属配線体にヒートシンク側へ曲げたバネ部を形成しているため、発光ダイオードの給電部をバネ部の弾性力で押圧することができる。このように、バネ部の弾性力で押圧することで、給電部に対する経時的な押圧力の低下を抑制することができる。

請求項４記載の発明によれば、バネ部が台形状に曲げられているため、給電部との密着面積を大きくすることができる。

請求項５記載の発明によれば、金属配線体の接続端子にターミナルロック孔を形成することで、ターミナルロック端子を結合した際に、ターミナルロック端子の係合部がターミナルロック孔に係合するため、ターミナルロック端子の抜けを防止することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る発光ダイオードの固定構造を採用した前照灯の内部構造を示す斜視図、図２は、発光ダイオードの固定構造を示す斜視図、図３は、発光ダイオードの固定構造を示す分解斜視図、図４は、開口部内に発光ダイオードを収納したホルダーを示す平面図、図５は、ホルダー及び発光ダイオードの底面図、図６は、図４のＳＡ−ＳＡ断面図、図７は、発光ダイオードをホルダーから外した状態を示す断面図、図８は、図４のＳＢ−ＳＢ断面図である。

自動車前部の左右両側に配置されている前照灯は複数の灯具ユニットから構成されている。図１は、その１つの灯具ユニット１を示す基本構造である。発光ダイオード２は上向き状態で、ホルダー３により、ヒートシンク４の上面に固定されている。発光ダイオード２の上部には楕円面を基調としたリフレクタ５が設置されている。発光ダイオード２の発光部６は、このリフレクタ５の第１焦点に合致しており、発光ダイオード２から出射された光Ｌは、リフレクタ５で前方へ反射される。

前方にはプロジェクタレンズ７が配置されており、リフレクタ５で反射された光Ｌは第２焦点Ｆを経てからプロジェクタレンズ７に導かれ、そこから車両前方へ照射される。第２焦点Ｆ近傍には図示せぬシェードが設けられ、プロジェクタレンズ７から光Ｌは、そのシェードの形状に応じた配光パターンで車両前方へ照射される。

次に、発光ダイオード２の固定構造を説明する。発光ダイオード２は、白色光を出射するもので、車幅方向（一方向）Ａの方が、前後方向（他方向）Ｂよりも長い長方形状の基板８の上に、基板８よりも小さい形状の発光部６を有する構造をしている。基板８は熱伝導性を有し、その上面の車幅方向両側には、それぞれカソード及びアノード用の給電部９が形成されている。

発光ダイオード２のヒートシンク４に対する固定には絶縁材料である樹脂製のホルダー３が使用される。このホルダー３は基本的に長方形で、発光ダイオード２の基板８よりも大きい厚さを有する板部材である。

ホルダー３の中央部には開口部１０が形成され、車幅方向両側には半円状の固定部１１が張り出した状態で形成されている。固定部１１には、それぞれ円形の固定孔１２が形成されている。そして、ヒートシンク４の表面には、この固定孔１２に対応するネジ孔１３が形成されている。

開口部１０は、発光ダイオード２の基板８の外形に合致した長方形状をしている。そして、ホルダー３の開口部１０における車幅方向両側には、それぞれ短冊板状の金属配線体１４がそれぞれ前後方向に貫通した状態でインサート成形されている。

本実施形態では、金属配線体１４は、その車幅方向外側半分が、ホルダー３の表面と同一面を有する被覆部１５により上側から覆われている。

また、金属配線体１４には、下側に向けて台形状に曲げられたバネ部１６が形成されている。本実施形態では、図５に示すように、金属配線体１４の下側全幅を開口部１０内に露出させることで、バネ部１６が開口部１０内で自由に変形できるようにしている。そして、このバネ部１６の変形による弾性力により、発光ダイオード２の給電部９を押圧することができるようになっている。

金属配線体１４の後端部はホルダー３から後方（外部）に接続端子１７として突出しており、そこにはターミナルロック孔１８が形成されている。金属配線体１４の前端部１９はわずかにホルダー３から前方へ突出している。そして、前端部１９付近のホルダー３の内部における金属配線体１４には位置決め孔２０が形成されている。この位置決め孔２０は、金属配線体１４をホルダー３にインサート成形する金型（図示せず）にセットする際に使用されるものである。

そして、このホルダー３を使用して発光ダイオード２を固定する場合には、まず発光ダイオード２をホルダー３の開口部１０内に裏面側から挿入する。本実施形態では、開口部１０が発光ダイオード２の基板８と合致した形状をしているため、発光ダイオード２は開口部１０内にぴったりとセットされる。ただし、この状態では、発光ダイオード２は開口部１０内に完全に挿入されず、その裏面がホルダー３の裏面より若干突出した状態になっている。

次に、ホルダー３の固定孔１２と、ヒートシンク４のネジ孔１３とを合わせて、上から固定手段としてのネジ２１を挿入してネジ孔１３に締結する。ホルダー３はネジ２１の締結力によりヒートシンク４の表面側へ押圧されて当接し、固定状態となる。

ホルダー３が固定状態になると、開口部１０内のバネ部１６が発光ダイオード２の給電部９を押圧し、発光ダイオード２の基板８の裏面が、ヒートシンク４の表面に確実に密着すると共に、バネ部１６（金属配線体１４）と給電部９との接触状態も確実になる。

ホルダー３による発光ダイオード２の固定が終了した後、ホルダー３の後方に突出した接続端部１７に、ハーネス２２の先端にカシメられたターミナルロック端子２３を挿入する。このとき、ターミナルロック端子２３に形成された係合部としての切起爪２４をターミナルロック孔１８に係合させることで、ターミナルロック端子２３の抜けを防止している。このように、ターミナルロック端子２３を接続端子１７に結合することにより、金属配線体１４を介して発光ダイオード２の給電部９に給電し、発光ダイオード２の発光部６を発光させている。

以上の本実施形態によれば、開口部１０内に発光ダイオード２をセットした状態のホルダー３を、ヒートシンク４に固定するだけで、発光ダイオード２の給電部９が開口部１０内の金属配線体１４によりヒートシンク４側へ押圧されるため、発光ダイオード２とヒートシンク４とを密着させることができ、ヒートシンク４による放熱性能を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、発光ダイオード２とヒートシンク４との間には何も存在しないため、発光ダイオード２の基板８の裏面全体をヒートシンク４に密着させることができ放熱性能を十分に高めることができる。

また、本実施形態によれば、金属配線体１４と給電部９も同様に密着するため、発光ダイオード２への給電性能も向上させることができる。本実施形態では、この金属配線体１４がそれぞれ前後方向に貫通した状態でホルダー３にインサート成形されているため、発光ダイオード２のヒートシンク４への組み付け精度を向上させることができ、発光ダイオード２への給電性能をより向上させることができる。

さらに、ホルダー３の開口部１０と発光ダイオード２の外形が合致しているため、発光ダイオード２の位置決めを確実に行うことができ、光学的性能を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、金属配線体１４が開口部１０を前後方向に貫通しているため、開口部１０内のバネ部１６が開口部１０の両側で保持された状態となり、バネ部１６の保持剛性が高まる。したがって、ホルダー３のネジ２１による締結力に応じてバネ部１６による給電部９の押圧力を高めることができる。

さらに、本実施形態によれば、金属配線体１４にヒートシンク４側へ曲げたバネ部１６が形成されているため、発光ダイオード２の給電部９をバネ部１６の弾性力で押圧することができる。さらに、バネ部１６の弾性力で押圧することで、給電部９に対する経時的な押圧力の低下を抑制することができる。しかも、バネ部１６が台形状に曲げられているため、給電部９との密着面積を大きくすることができ、確実な給電を行うことができるようになる。

また、本実施形態によれば、金属配線体１４の接続端子１７にターミナルロック孔１８を形成することで、ターミナルロック端子２３を結合した際に、ターミナルロック端子２３の切起爪２４がターミナルロック孔１８に係合するため、より簡単に結合させることができるとともに、ターミナルロック端子２３の抜けを防止することができるようになる。また、本実施形態では、金属配線体１４をホルダー３の後方から突出させて接続端子１７とし、当該接続端子１７にターミナルロック端子２３を結合しているため、発光ダイオード２の固定構造をより薄くすることができるという利点もある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、金属配線体１４は、その全幅を開口部１０内に露出させてもよいし、金属配線体１４の全幅のうち、外側半分をホルダー３内に埋設した状態とし、内側半分の側端部だけを開口部１０内に露出させるようにしても良い。

本実施形態にかかる発光ダイオードの固定構造を採用した前照灯の内部構造を示す斜視図。 本実施形態にかかる発光ダイオードの固定構造を示す斜視図。 本実施形態にかかる発光ダイオードの固定構造を示す分解斜視図。 本実施形態にかかる開口部内に発光ダイオードを収納したホルダーを示す平面図。 本実施形態にかかるホルダー及び発光ダイオードの底面図。 図４のＳＡ−ＳＡ断面図。 本実施形態にかかる発光ダイオードをホルダーから外した状態を示す断面図。 図４のＳＢ−ＳＢ断面図。

符号の説明

２ 発光ダイオード
３ ホルダー
４ ヒートシンク
６ 発光部
８ 基板
９ 給電部
１０ 開口部
１４ 金属配線体
１６ バネ部
１７ 接続端子
１８ ターミナルロック孔
２１ ネジ（固定手段）
２３ ターミナルロック端子
２４ 切起爪（係合部）
Ａ 車幅方向（一方向）
Ｂ 前後方向（他方向）
Ｌ 光
Ｆ 第２焦点

Claims (5)

1. 表面側の一方向両端部に給電部がそれぞれ形成された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを固定するためのヒートシンクと、前記発光ダイオードの外形に合致した形状の開口部を有し且つ所定の厚さを有する絶縁性のホルダーと、を備える発光ダイオードの固定構造であって、
   前記ホルダーの一方向両端部には、当該一方向に直交する他方向に沿って延びる板状の金属配線体がそれぞれインサートされており、
   前記金属配線体は、開口部において少なくとも側端部が開口部内に突出するとともに、当該金属配線体の前記他方向の一端部が接続端子として前記ホルダーから外部へ突出しており、
   前記発光ダイオードを前記ホルダーの開口部内に前記ヒートシンク側からセットし、当該ホルダーを固定手段によりヒートシンクの表面側へ固定することで、発光ダイオードの給電部が開口部内の金属配線体を介してヒートシンク側へ押圧されることを特徴とする発光ダイオードの固定構造。
2. 前記金属配線体は、少なくとも前記開口部内に突出した側端部が前記開口部を前記他方向に貫通していることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードの固定構造。
3. 前記金属配線体にヒートシンク側へ曲げたバネ部を形成したことを特徴とする請求項２記載の発光ダイオードの固定構造。
4. 前記バネ部が台形状に曲げられていることを特徴とする請求項３記載の発光ダイオードの固定構造。
5. 前記金属配線体の接続端子に、ターミナルロック端子の係合部と係合するターミナルロック孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の発光ダイオードの固定構造。

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