JP5125953B2 - 光源装置 - Google Patents

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本発明は、発光素子へ電力を供給するためのコネクタ部を有するコネクタケースが放熱体に取り付けられる光源装置に関する。
従来、この種の光源装置として、発光ユニットと発光ユニットが装着されるアタッチメント(コネクタケース)からなる光源モジュールを放熱体に取り付けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この光源装置は、発光ユニットが回路基板とLEDチップ等の半導体発光素子とを備え、コネクタケースが上下方向を向く略平板状のベース面部と該ベース面部から下方へ突出された係合突部とを有している。また、コネクタケースには、ベース面部の前端部における右端部に設けられたコネクタ部が設けられている。
放熱体は、ベース板部と、ベース板部から後方へ突出された放熱フィンと、ベース板部から前方へ突出された取付突部とから成る。取付突部には、上方に開口されコネクタケースの係合突部が挿入される挿入孔が形成されるとともに、右端側にはコネクタ部を受容する凹部が形成されている。光源モジュールは、放熱体にクリップによって固定される。
特開2007−194173号公報
しかしながら、特許文献1に記載の光源装置では、コネクタ部がコネクタケースの右端部に形成されていることから、コネクタの挿抜に際し、コネクタケースに係合突部を中心とした回転方向の負荷が加わり、コネクタケースが傾倒しやすい。さらに、当該負荷が大きい場合には係合突部を破損したりコネクタケース自体が変形するという問題点があった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コネクタの挿抜に際し、コネクタケースの傾倒、変形等を抑制することのできる光源装置を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明では、発光素子が上面に搭載される基板と、 前記基板の下面と接触する凸部を有する放熱体と、前記基板へ電力を供給するためのコネクタ部と、前記コネクタ部とコネクタの挿抜方向に並んで形成され前記放熱体の前記凸部を平面視にて包囲して当該凸部の外周面と接触し前記基板を支持する基板支持部と、を有するコネクタケースと、を備え、前記基板支持部は、前記基板が配置される孔部と、前記孔部の内面から水平方向に延び、前記基板の前記上面と当接する当接部と、前記基板支持部の下側から前記孔部の内側を斜め上方に延び、前記基板の下方向への移動を規制するばね部と、を有する光源装置が提供される。
上記光源装置において、前記放熱体は、前記コネクタケースを収容し前記凸部が平面視にて中央に形成される凹部を有することが好ましい。
上記光源装置において、前記放熱体と係合し、前記コネクタケースの前記放熱体からの浮き上がりを防止する係合部材を備えることが好ましい。
上記光源装置において、前記コネクタケースは、耐熱性の樹脂からなることが好ましい。
上記光源装置において、前記コネクタケースと係合した状態で、前記放熱体と係合する構成にしてもよい。
本発明によれば、コネクタの挿抜に際し、コネクタケースの傾倒、変形等を抑制することができる。
図1から図6は本発明の第1の実施形態を示すもので、図1は光源装置の外観斜視図である。
図1に示すように、光源装置1は、LED2が上面に搭載された基板3と、基板3が固定されるコネクタケース4と、コネクタケース4が取り付けられる放熱体としての放熱ブロック5と、コネクタケース4の放熱ブロック5からの脱落を防止する係合部材としてのフレーム6と、を備えている。放熱ブロック5の凹部51にコネクタケース4等が収容され、光源装置1は全体として略直方体形状を呈している。コネクタケース4のコネクタ部41が放熱ブロック5から突出しており、コネクタ部41にバッテリ側のコネクタを接続することにより、LED2に電力が供給される。本実施形態の光源装置1は、例えば、車両用の灯具に使用され、反射鏡、レンズ等を介して白色光を放射する。以下、LED2の基板3の板面方向を上下方向、コネクタの挿抜方向を長手方向、上下方向及び長手方向に直交する方向を幅方向として説明する。
図2は、光源装置の分解斜視図である。
図2に示すように、放熱ブロック5は、直方体状を呈し、コネクタケース4等を収容する凹部51を有し、長手方向一端側の側面を開放した形状に形成されている。放熱ブロック5は、例えば銅、アルミニウム等の熱伝導性が比較的良好な金属からなり、長手方向他端側に位置する奥壁52と、幅方向両側に位置する一対の側壁53と、上下方向下側に位置する底壁54と、を有している。
奥壁52の幅方向両側には、フレーム6の先端を受容する受容穴52aが形成されている。各側壁53には、コネクタケース4における基板支持部42の位置決め部44の幅方向外側と当接する突出部53aが形成される。また、突出部53aの上面は、フレーム6の下側に当接する。本実施形態においては、突出部53aは、長手方向一端側と他端側の2箇所形成される。また、長手方向一端側の突出部53の長手方向一端には、フレーム6と係合する爪部53bが形成されている。
底壁54の上面は、長手方向一端側よりも他端側の方が高く形成される。底壁54上面の中央には、上方へ突出し、基板3の下面と接触する凸部55が形成される。凸部55は、平面視にて、略四角形に形成され、コネクタケース4により包囲されるようになっている。凸部55の外周面と、コネクタケース4の基板支持部42の内周面とが接触することによりコネクタケース4が放熱ブロック5に対して位置決めされる。
コネクタケース4は、ハーネス等のバッテリ側コネクタと接続されるコネクタ部41と、基板3を長手方向及び幅方向に位置決めする基板支持部42と、を長手方向一端側からこの順で有している。コネクタケース4は、コネクタ部の端子41a(図3参照)、端子41aから基板3側へ延びる配線部等の金属部分を除いて、例えばガラス含有PBT等の樹脂により形成されている。
コネクタ部41は、長手方向に延びる角筒状に形成され、内部に端子41aが収容されている。コネクタ部41と基板支持部42の間には、フレーム6を受容可能な凹部43が形成される。凹部43には、後述するフレーム6の載置部62bが受容される。
基板支持部42は、コネクタ部41の端子と電気的に接続され、基板3の上面と当接する押さえ部42aを有している。基板支持部42は、上下に刳り抜かれた孔部42bを有し、基板3が孔部42bの所定位置にて長手方向及び幅方向に位置決めされる。基板3は、基板支持部42の孔部42bの下方から上方へ移動させることにより、基板支持部42に支持される。基板支持部42の幅方向外縁には、放熱ブロック5の各側壁53及び底壁54と当接する位置決め部44が形成されている。
基板3は、平面視にて略四角形状に形成され、中央にLED2が搭載されている。基板3の上面には、押さえ部42aと当接する配線パターン31が形成されている。すなわち、押さえ部42aにより基板3が下方へ付勢されるとともに、LED2に電力が供給されるようになっている。
フレーム6は、放熱ブロック5の凹部51内の幅方向外側に配置され長手方向へ延びる一対の延在部61と、長手方向一端側にて各延在部61を連結する連結部62と、を有し、延在部61及び連結部62では上下に板面を向けた板状に形成されている。また、フレーム6は、各延在部61の長手方向一端側と連続的に形成され、下方へ延びる係合部63を有し、係合部63では長手方向に板面を向けた板状に形成されている。フレーム6は、ばね性を有しており、弾性変形が可能となっている。
各延在部61は、長手方向他端側へ向かって下がるよう傾斜する先端部61aと、先端部61よりも傾斜が小さい傾斜部61bと、下方へ凸となるよう湾曲した湾曲部61cと、水平に延びる水平部61dと、を長手方向他端側から一端側へ向かってこの順に有している。連結部62は、各水平部61dの長手方向一端側に接続され、水平部61dの幅方向内側にて長手方向他端側へ延びる水平部62aと、各水平部62aの長手方向他端を連結し幅方向へ延びる載置部62bと、を有している。係合部63は、爪部53bと係合する四角形状の孔部63aが形成されている。
図3は、光源装置の幅方向中央の断面図である。
図3に示すように、基板3は放熱ブロック5の凸部55の上面に載置され、LED2の熱を凸部55へスムースに伝達されるようになっている。
基板3は、コネクタケース4が放熱ブロック5から外された状態で、基板支持部42のばね部42cにより下方への移動が規制される。ばね部42cは、基板支持部42の下端から、孔部42bの内側を斜め上方に延びて形成されている。ばね部42cは、基板3が孔部42bの下側から上側へ移動すると、弾性変形することにより基板3の孔部42bの上方への移動を許容する。そして、基板3がばね部42cよりも上方へ移動すると、ばね部42cが元の位置に復帰し先端にて基板3の下方へ移動を阻害する。
孔部42bの上側へ移動した基板3は、押さえ部42aにより下方へ付勢される。押さえ部42aは、孔部42bの内周から下方に傾斜して水平方向へ延び、可撓性を有している。
図4は、図3のA−A断面図である。
図4に示すように、コネクタケース4の基板支持部42の内面と、放熱ブロック5の凸部55の外面とが当接することにより、コネクタケース4と放熱ブロック5とが位置決めされている。また、基板支持部42は、基板3が凸部55と接触すると、基板3の上面と当接する当接部としての爪42dを有している。爪42dは、基板支持部42の孔部42b上端の内面から水平方向に延びている。
図5は、図4のB−B断面図である。
図5に示すように、位置決め部44の上面は、フレーム6の延在部61の湾曲部61c下端と当接する平坦面44aと、平坦面44aよりも長手方向他端側に形成され他端側へ向かって下方へ傾斜する傾斜面44bと、平坦面44aと傾斜面44bの間に形成され傾斜面44bの長手方向一端と同じ高さの中間面44cと、を有している。フレーム6は、所期位置に設置されると、係合部63の孔部63aに爪部53bが係合され、先端部61aが受容穴52aに完全に受容され、傾斜部61bが傾斜面44bと中間面44cにて形成される角部と接触する。
このフレーム6を放熱ブロック5から外すには、図5の破線に示すように、まず、孔部63aと爪部53bの係合を解除し、湾曲部61cと平坦面44aを摺動させ先端部61aの少なくとも一部を受容穴52aから脱出させることによりフレーム6全体を長手方向一端側へ移動させた上で、湾曲部61cの下端を中心にフレーム6全体を回転させればよい。すなわち、フレーム6は、所期位置にて湾曲部61cの下端を中心として回転させようとしても、傾斜部61bが放熱ブロック5及びコネクタケース4と干渉するために、回転できないように構成されている。
以上のように構成された光源装置1では、図6に示すように基板3が取り付けられたコネクタケース4を放熱ブロック5に嵌め込んだ後、フレーム6をコネクタケース4及び放熱ブロック5に固定して組み立てられる。そして、光源装置1は車両等の所定箇所に設置され、コネクタ部41にバッテリ側コネクタが接続されることにより、LED2を使用可能な状態となる。
この光源装置1によれば、コネクタ部41にバッテリ側コネクタを挿抜する際に、コネクタケース4に長手方向の力が加わる。このとき、コネクタケース4は、基板支持部42により放熱ブロック5の凸部55に固定されていることから、基板支持部42に挿抜方向の負荷が加わることとなる。
ここで、基板支持部42は凸部55を包囲して比較的広範囲で接触していることから、基板支持部42に局部的な負荷が加わることがなく、基板支持部42の変形等が抑制される。また、基板支持部42が凸部55を包囲していることから、仮に基板支持部42に加わる平面回転方向の負荷が過大であったとしても、基板支持部42が傾倒するようなことはない。また、コネクタケース4は、基板支持部42がコネクタ部41と長手方向に隣接して形成され、基板支持部42もコネクタ部41も長手方向に延びるよう形成されているので、コネクタケース4は長手方向の負荷に抗することに適した構造となっており、コネクタケース4自体が変形するようなこともない。
従って、基板支持部42が凸部55を包囲するようにしてコネクタケース4の放熱ブロック5からの離脱を阻止しつつ、コネクタの挿抜によるコネクタケース4の変形、傾倒等を的確に抑制することができる。
また、本実施形態の光源装置1によれば、フレーム6によりコネクタケース4の上方への移動が規制されるようにしたので、コネクタの挿抜時にコネクタケース4に上方向の負荷が加わったとしても、放熱ブロック5からのコネクタケース4の浮き上がりを防止することができる。また、フレーム6を所期位置にて回転させてもコネクタケース4及び放熱ブロック5から脱落しないようにしたので、例えば車両搭載時の振動等によってフレーム6が脱落することを防止することができる。
また、本実施形態の光源装置1によれば、基板3が放熱ブロック5に載置され、基板3の上下方向の位置決めを放熱ブロック5との間で行うようにしたので、放熱ブロック5に対する基板3の位置精度を向上させることができる。従って、放熱ブロック5に対するLED2の配光特性のばらつきを飛躍的に低減することができ、放熱ブロック5にレンズ、反射鏡等を設置する場合に有利である。また、基板3が放熱ブロック5に対して位置決めされるようにしたので、基板の上下方向の位置決めをコネクタケースにより行う場合と比べ、コネクタケース4の樹脂の熱に起因するクリープの影響を排除することができる。
また、本実施形態の光源装置1によれば、ばね部42cをコネクタケース4の下端から上方へ延びるようにしたので、ばね部42cの区間を比較的長くとることができ、コネクタケース4の樹脂として耐熱性が比較的高いガラス含有PBT等を用いたとしても、ばね部42cに十分な弾性を付与することができる。そして、コネクタケース4に耐熱性樹脂を用いることにより、コネクタケース4と基板3、放熱ブロック5等との熱クリープの影響も小さくすることができ、実用に際して極めて有利である。
図7から図11は本発明の第2の実施形態を示すもので、図7は光源装置の外観斜視図である。
図7に示すように、光源装置101は、LED102が上面に搭載された基板103と、基板103が固定されるコネクタケース104と、コネクタケース104が取り付けられる放熱ブロック105と、コネクタケース104の放熱ブロック105からの脱落を防止するフレーム106と、を備えている。放熱ブロック105の凹部151にコネクタケース4等が収容され、光源装置101は全体として略直方体形状を呈している。
図8は、光源装置の分解斜視図である。
図8に示すように、放熱ブロック105は、直方体状を呈し、コネクタケース104等を収容する凹部151を有し、長手方向一端側の側面の一部を開放した形状に形成されている。放熱ブロック105は、長手方向他端側に位置する奥壁152と、幅方向両側に位置する一対の側壁153と、上下方向下側に位置する底壁154と、を有している。
各側壁153には、コネクタケース104における基板支持部142を案内する一対の突出部153aが形成される。基板支持部142には、突出部153aと摺接可能な突出壁145が形成されている。また、各突出部153aには、フレーム106と係合する係合凹部153bが形成されている。
底壁154上面の中央には、上方へ突出し、基板103の下面と当接する凸部155が形成される。凸部155は、平面視にて、略四角形に形成され、コネクタケース104により包囲されるようになっている。凸部155の外周面と、コネクタケース104の基板支持部142の内周面とが当接することによりコネクタケース104が放熱ブロック105に対して位置決めされる。また、底壁154の長手方向一端側には、コネクタ部141の幅方向外側に形成された位置決め部144の溝部144aと係合する係合壁154aが立設されている。
コネクタケース104は、ハーネス等のバッテリ側コネクタと接続されるコネクタ部141と、基板103を長手方向及び幅方向に位置決めする基板支持部142と、を長手方向一端側からこの順で有している。コネクタケース104は、コネクタ部の端子141a(図9参照)、端子141aから基板103側へ延びる配線部等の金属部分を除いて、例えばガラス含有PBT等の樹脂により形成されている。
コネクタ部141は、長手方向に延びる角筒状に形成され、内部に端子141aが収容されている。コネクタ部141と基板支持部142の間には、フレーム106を受容可能な凹部143が形成される。
基板支持部142は、コネクタ部141の端子と電気的に接続され、基板103の上面と当接する押さえ部142aを有している。基板支持部142は、上下に刳り抜かれた孔部142bを有し、基板103が孔部142bの所定位置にて長手方向及び幅方向に位置決めされる。基板103は、基板支持部142の孔部142bの下方から上方へ移動させることにより、基板支持部142に支持される。基板支持部142の幅方向外縁には、フレーム106と係合する爪部146が形成されている。
基板103は、平面視にて略四角形状に形成され、中央にLED102が搭載されている。基板103の上面には、押さえ部142aと当接する配線パターン131が形成されている。すなわち、押さえ部142aにより基板103が下方へ付勢されるとともに、LED102に電力が供給されるようになっている。
フレーム106は、板状に形成され、放熱ブロック105の凹部151内の長手方向に並んで配置され幅方向へ延びる一対の延在部161と、幅方向両側にて各延在部161を連結する連結部162と、を有する。長手方向一端側の延在部161は、コネクタケース104の凹部143に受容され、長手方向他端側の延在部161は、基板支持部142の長手方向他端を凹ませて形成された凹部147に受容される。本実施形態においては、フレーム106は、放熱ブロック105と独立して、コネクタケース104と係合可能に構成されている。
各延在部161は、幅方向中央の中央部161aと、中央部161aから上方へ傾斜して幅方向外側へ延びる一対の傾斜部161bと、各傾斜部161bの幅方向外側から下方へ延びる一対の折り返し部161cと、を有している。各連結部162は、長手方向へ延び各折り返し部161cの下端を連結する本体部162aと、本体部162aの中央から上方へ延びる突出部162bと、を有している。
図9は、光源装置の幅方向中央の断面図である。
図9に示すように、基板103は放熱ブロック105の凸部155の上面に載置され、LED102の熱を凸部155へスムースに伝達されるようになっている。
基板103は、コネクタケース104が放熱ブロック105から外された状態で、基板支持部142のばね部142cにより下方への移動が規制される。ばね部142cは、基板支持部142の下端から、孔部142bの内側を斜め上方に延びて形成されている。尚、ばね部142cは、基板支持部142の下側に設けられていればよく、必ずしも基板支持部142の下端に設けられたものでなくてもよい。
図10は、図9のC−C断面に関し、(a)はコネクタケースのフレームの分解断面図、(b)は光源装置の断面図である。
図10(a)に示すように、フレーム106をコネクタケース104に組み付ける際、フレーム106を上方からコネクタケース104の組み付け位置に移動させると、フレーム106が弾性変形することにより連結部162がコネクタケース104の爪部146の突起を乗り越える。連結部162が爪部146を乗り越えると、フレーム106が弾性変形した状態から元の状態に復帰する。このとき、連結部162の突出部162bの先端が爪部146よりも幅方向内側となるので、フレーム106の上方への移動が規制され、フレーム106がコネクタケース104と係合した状態となる。本実施形態においては、コネクタケース104の爪部146と、フレーム106の連結部162が、コネクタケース104とフレーム106を放熱体105と独立して係合させる係合機構をなしている。
図10(b)に示すように、コネクタケース104の基板支持部142の内面と、放熱ブロック105の凸部155の外面とが当接することにより、コネクタケース104と放熱ブロック105とが位置決めされている。また、基板支持部142は、基板103が凸部155と接触すると、基板103の上面と当接する爪142dを有している。爪142dは、基板支持部142の孔部142b上端の内面から水平方向に延びている。
以上のように構成された光源装置101では、図11に示すように、コネクタケース104に基板103を取り付けておき、フレーム106をコネクタケース104に係合させた状態で、コネクタケース104を放熱ブロック105に組み付けることができる。コネクタケース104に固定されたフレーム106は、コネクタケース104が放熱ブロック105に嵌め込まれる際、放熱ブロック105の突出部153aにより連結部162が幅方向内側へ移動させられて弾性変形し、フレーム106の連結部162が凹部153bと係合すると、連結部162が側壁153を幅方向外側へ付勢した状態で放熱ブロック105に固定される。これにより、光源装置101の組立時の工数を低減し、製造コストの低減を図ることができる。
また、この光源装置101によれば、基板支持部142が凸部155を包囲するようにしてコネクタケース104の放熱ブロック105からの離脱を阻止しつつ、コネクタの挿抜によるコネクタケース104の変形、傾倒等を的確に抑制することができる。また、フレーム106を設けたことにより、コネクタの挿抜時にコネクタケース104に上方向の負荷が加わったとしても、放熱ブロック105からのコネクタケース104の浮き上がりを防止することができる。
また、本実施形態の光源装置101によれば、放熱ブロック105に対する基板103の位置精度を向上させることができ、放熱ブロック105に対するLED102の配光特性のばらつきを飛躍的に低減することができる。また、ばね部142cの区間を比較的長くとることができ、コネクタケース104の樹脂として耐熱性が比較的高いガラス含有PBT等を用いたとしても、ばね部142cに十分な弾性を付与することができる。そして、コネクタケース104に耐熱性樹脂を用いることにより、コネクタケース104と基板103、放熱ブロック105等との熱クリープの影響も小さくすることができ、実用に際して極めて有利である。
尚、第1及び第2の実施形態においては、放熱ブロック5,105の凸部55,155が平面視四角形状であるものを示したが、他の形状であってもよいことは勿論である。また、凸部55,155を凹部51,151に形成し、奥壁52,152、側壁53,153等を設けたものを示したが、これらを省略してもよい。また、1つの光源装置1,101に1つのLED2,102を設けたものを示したが、複数のLEDが設けられたものであってもよい。さらに、フレーム6,106の形状は任意に変更することができるし、係合部材として金属製のフレームでなく、例えば樹脂製の棒状部材等を用いてもよく、係合部材の構成は任意である。また、係合部材を省略する構成としてもよく、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
図1は、本発明の第1の実施形態を示す光源装置の外観斜視図である。 図2は、光源装置の分解斜視図である。 図3は、光源装置の幅方向中央の断面図である。 図4は、図3のA−A断面図である。 図5は、図4のB−B断面図である。 図6は、光源装置の組立時の説明図である。 図7は、本発明の第2の実施形態を示す光源装置の外観斜視図である。 図8は、光源装置の分解斜視図である。 図9は、光源装置の幅方向中央の断面図である。 図10は、図9のC−C断面に関し、(a)はコネクタケースのフレームの分解断面図、(b)は光源装置の断面図である。 図11は、光源装置の組立時の説明図である。
符号の説明
1 光源装置
2 LED
3 基板
4 コネクタケース
5 放熱ブロック
6 フレーム
41 コネクタ部
42 基板支持部
51 凹部
55 凸部
101 光源装置
102 LED
103 基板
104 コネクタケース
105 放熱ブロック
106 フレーム
141 コネクタ部
142 基板支持部
151 凹部
155 凸部

Claims (5)

  1. 発光素子が上面に搭載される基板と、
    前記基板の下面と接触する凸部を有する放熱体と、
    前記基板へ電力を供給するためのコネクタ部と、前記コネクタ部とコネクタの挿抜方向に並んで形成され前記放熱体の前記凸部を平面視にて包囲して当該凸部の外周面と接触し前記基板を支持する基板支持部と、を有するコネクタケースと、を備え、
    前記基板支持部は、前記基板が配置される孔部と、前記孔部の内面から水平方向に延び、前記基板の前記上面と当接する当接部と、前記基板支持部の下側から前記孔部の内側を斜め上方に延び、前記基板の下方向への移動を規制するばね部と、を有する光源装置。
  2. 前記放熱体は、前記コネクタケースを収容し前記凸部が平面視にて中央に形成される凹部を有する請求項1に記載の光源装置。
  3. 前記放熱体と係合し、前記コネクタケースの前記放熱体からの浮き上がりを防止する係合部材を備えた請求項2に記載の光源装置。
  4. 前記コネクタケースは、耐熱性の樹脂からなる請求項3に記載の光源装置。
  5. 前記係合部材は、前記コネクタケースと係合した状態で、前記放熱体と係合する構成を有する請求項4に記載の光源装置。
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