JP5628378B1 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】基板に実装されたＬＥＤと電子部品との熱的な干渉を防いで両者のジャンクション温度を低く抑えることができるＬＥＤランプを提供すること。【解決手段】ハウジング２とその開口部を覆うレンズ３によって形成される空間Ｓ内に、ＬＥＤ４と該ＬＥＤ４以外のトランジスタ（発熱素子）５が実装された基板６を収容して構成されるＬＥＤランプ１において、前記基板６の前記ＬＥＤ４と前記トランジスタ５との間に抵抗（少消費電力素子）７を配置する。又、前記基板６の前記抵抗７を挟んでこれの両側にスルーホール６ａを形成し、各スルーホール６ａにリード線１２の一端を貫通させて前記基板６に接続するとともに、複数のスルーホール６ａと前記抵抗７とを一直線状に配置する。【選択図】図７

Description

本発明は、光源としてＬＥＤ(発光ダイオード)を使用するＬＥＤランプに関するものである。

例えば、車両のルームランプ等においても、光源として省電力で高寿命であるＬＥＤが使用されてきているが、ＬＥＤの最大の問題は、投入した電力の大部分が熱となり、自身が発する熱によって発光効率と寿命が低下するという点である。

ところで、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプは、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって形成される空間内に、ＬＥＤとトランジスタ等の発熱素子が実装された基板を収容して構成されているが、ＬＥＤと発熱素子が発する熱によって両者のジャンクション温度が上昇し、ＬＥＤの発光効率や寿命が低下し、発熱素子の作動安定性が害されるという問題が発生する。このため、従来は基板のＬＥＤと発熱素子との間にサーマルビアを形成し、このサーマルビアの断熱作用によってＬＥＤと発熱素子との熱的な干渉を防ぐ構成が採用されている。

ところで、例えば特許文献１には、基板に孔を形成し、該孔に熱伝導性樹脂組成物を充填して発熱体に接触、隣接又は熱伝導材料を介して接触させたプリント配線板が提案されている。これによれば、熱拡散を高めて発熱体の温度上昇を抑えることができる。

又、特許文献２には、表面にＬＥＤが搭載されたＬＥＤ搭載領域を有するフレキシブル基板をその裏面の伝熱部材に湾曲した状態で接触させて成るＬＥＤ照明装置において、フレキシブル基板のＬＥＤ搭載領域の湾曲方向両側に、ＬＥＤ搭載領域の曲げ変形を緩和する貫通孔（曲げ変形緩和領域）を形成する構成が提案されている。これによれば、フレキシブル配線基板に搭載されたＬＥＤ半田付け部に加わる曲げ応力を低減して半田クラックや半田剥がれが防がれるともに、フレキシブル配線基板と伝熱部材との接触面積の増大によって放熱性が高められる。

特開２０１１−０８６７１１号公報 特開２０１２−１１４０３４号公報

しかしながら、従来のＬＥＤランプにおいて基板に形成されたサーマルビアによる断熱効果はＬＥＤと発熱素子の熱的な干渉を防ぐには不十分であり、ＬＥＤと発熱素子の発熱量にはアンバランスが生じていたため、両者間で熱の移動が生じ、ＬＥＤと発熱素子が互いに熱的な影響を受けるという問題があった。例えば、ＬＥＤの発熱量の方が発熱素子の発熱量よりも大きい場合には、ＬＥＤの熱が基板を経て発熱素子へと伝導し、発熱素子のジャンクション温度が上昇して該発熱素子の作動安定性や寿命が低下するという問題があった。尚、特許文献１，２には、このような問題の提起と解決策は開示されていない。

本発明は上記観点に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、基板に実装されたＬＥＤと発熱素子との熱的な干渉を防いで両者のジャンクション温度を低く抑えることができるＬＥＤランプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって形成される空間内に、ＬＥＤと該ＬＥＤ以外の発熱素子が実装された基板を収容して構成されるＬＥＤランプにおいて、前記基板の前記ＬＥＤと前記発熱素子との間に少消費電力素子を配置し、前記基板の前記少消費電力素子を挟んでこれの両側にスルーホールを形成し、各スルーホールにリード線の一端を貫通させて前記基板に接続するとともに、複数のスルーホールと前記少消費電力素子とを一直線状に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、基板のＬＥＤと発熱素子との間に配置された少消費電力素子は少消費電力故に殆ど発熱せず、吸熱作用を果たす。このため、例えばＬＥＤの発熱量の方が発熱素子よりも大きい場合、基板上をＬＥＤから発熱素子へと伝導する熱の一部は、少消費電力素子へと伝導し、該少消費電力素子の表面から放熱されるため、ＬＥＤから発熱素子への熱伝導が抑制され、ＬＥＤと発熱素子との熱的な干渉が防がれて両者のジャンクション温度が低く抑えられる。

又、例えばＬＥＤから発熱素子へと伝導する熱の一部は、少消費電力素子に加えて複数本のリード線へと伝導し、これらの表面から放熱されるため、ＬＥＤから発熱素子への熱伝導が一層効果的に抑制され、ＬＥＤと発熱素子との熱的な干渉が防がれて両者のジャンクション温度が更に低く抑えられる。

本発明に係るＬＥＤランプの斜視図である。 本発明に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 本発明に係るＬＥＤランプの平面図である。 本発明に係るＬＥＤランプの側面図である。 本発明に係るＬＥＤランプの底面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係るＬＥＤランプのレンズを取り外した状態の平面図である。 本発明に係るＬＥＤランプの回路構成図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＬＥＤランプの斜視図、図２は同ＬＥＤランプの分解斜視図、図３は同ＬＥＤランプの平面図、図４は同ＬＥＤランプの側面図、図５は同ＬＥＤランプの底面図、図６は図３のＡ−Ａ線断面図、図７は同ＬＥＤランプのレンズを取り外した状態の平面図、図８は同ＬＥＤランプの回路構成図である。

本実施の形態に係るＬＥＤランプ１は、車両のルームランプとして使用されるものであって、図２及び図６に示すように、ハウジング２とその開口部を覆うレンズ３によって形成される空間Ｓ（図６参照）内に、３つのＬＥＤ４と発熱素子である１つのトランジスタ５が実装された基板６を収容して構成されている。

上記ハウジング２は、光不透過性樹脂によって略矩形ボックス状に一体成形されており、底の深い幅広部２Ａと、該幅広部２Ａに連続して幅広部２Ａよりも幅が狭くて底の浅い幅狭部２Ｂと、該幅狭部２Ｂから一体に突出するリード線支持部２Ｃを有している。そして、このハウジング２の幅広部２Ａの左右の側壁には矩形の係合孔２ａ（図２参照）が形成されており、リード線支持部２Ｃの左右には一対のリード線溝２ｂ（図３参照）が長手方向に沿って平行に形成されている。又、図５に示すように、ハウジング２の底壁には、前後左右各２つずつ、計４つの矩形の通気用開口孔２ｃと１つの矩形の通気用開口孔２ｄが形成されている。

前記レンズ３は、透明な光透過性樹脂によって略矩形ボックス状に一体成形されており、ハウジング２の前記幅広部２Ａを覆う幅広部３Ａと、該幅広部３Ａに連続してハウジング２の前記幅狭部２Ｂを覆う幅狭部３Ｂを有している。ここで、ハウジング２のリード線支持部２Ｃは、レンズ３によって覆われておらず、レンズ３の外部に露出している。又、図６に示すように、レンズ３の幅広部３Ａの内面には配光用のレンズカットが施されており、図２、図４及び図５に示すように、幅広部３Ａの左右からはフック状の係合爪３ａが一体に突設されている。更に、レンズ３の幅広部３Ａの左右の側壁には、各２つの矩形切欠状の通気用開口孔３ｂがそれぞれ形成されている。

前記基板６は、図７に示すように、幅広の第１領域６Ａとこれに連なる幅狭の第２領域６Ｂとに区画した場合、第１領域６Ａの表面には３つの前記ＬＥＤ４が縦方向（図７の左右方向）に適当な間隔で実装されており、第２領域６Ｂの下面には図６に示すように前記トランジスタ５が実装されている。そして、本実施の形態では、図７に示すように、基板６の縦方向（図７の左右方向）において、該基板６の表面の３つのＬＥＤ４と裏面の１つのトランジスタ５との間には少消費電力素子としての抵抗（Ｒ３）７が配置されている。ここで、抵抗（Ｒ３）７の消費電力は、数μＷ〜数ｍＷ程度と非常に小さい値である。尚、本実施の形態においては、基板６には、図８に示すように前記ＬＥＤ４、トランジスタ（Ｑ２）５、抵抗Ｒ（３）７の他に抵抗（Ｒ１）８，抵抗（Ｒ２）９、トランジスタ（Ｑ１）１０、コンデンサ（Ｃ）１１等が実装されている。

又、基板６の前記抵抗（Ｒ３）７を挟んでこれの左右両側には円孔状のスルーホール６ａが形成されており、これらのスルーホール６ａと抵抗（Ｒ３）７とは横方向（図７の上下方向）に一直線状に配置されている。尚、基板６の第１領域６Ａと第２領域６ＢのＬＥＤ４とトランジスタ５の周囲には複数の放熱用の円孔６ｂが形成されている。

ところで、図２に示すように、基板６の第２領域６Ｂの端部からは左右２本の金属製のリード線１２が平行に延びており、各リード線１２の一端は、図２に示すように基板６に形成された前記スルーホール６ａに裏面側から通され、基板６の表面に突出する部分がハンダ付けされて基板６に接続されている。

而して、基板６は、その第１領域６Ａがハウジング２の幅広部２Ａに収容され、第２領域６Ｂがハウジング２の幅狭部２Ｂに収容されるようにしてハウジングク２に組み込まれ、その上からレンズ３を被せ、該レンズ３の左右に突設された係合爪３ａをハウジング２の左右の側壁に形成された係合孔２ａにそれぞれ係合させることによってレンズ３がハウジング２に取り付けられ、これによってＬＥＤランプ１が組み立てられる。尚、このとき、基板６から延びる左右２本のリード線１２は、図１及び図３に示すようにＵ字状に折り曲げられてハウジング２のリード線支持部２Ｃを上下から挟持しており、その折り返し部はハウジング２のリード線支持部２Ｃに形成された左右の端子溝２ｂにそれぞれ嵌め込まれている。

以上のように構成されたＬＥＤランプ１に左右２本のリード線１２から電力が供給されて電流が図８に示す抵抗（Ｒ１）８を通ってトランジスタ（Ｑ２）５へと流れると、該トランジスタ（Ｑ２）５がＯＮするため、直列に接続された３つのＬＥＤ４に電流が流れてこれらのＬＥＤ４が同時に発光する。そして、各ＬＥＤ４からの光は、レンズ３を透過して配光されつつ出射することによって周囲の照明に供される。尚、本実施の形態では、トランジスタ（Ｑ２）５を含む定電流回路によって各ＬＥＤ４には一定の電流がそれぞれ供給される。又、図８に示すコンデンサ（Ｃ）１１は放射ノイズを除去するためのものであり、トランジスタ（Ｑ１）１０はＬＥＤ４に供給される電流を制御するためのものである。尚、本実施の形態において、図示はしないがトランジスタ（Ｑ１）１０の代わりに抵抗Ｒ２に掛かる電圧を一定にするためにツェナーダイオード（ＺＤ）を配置しても良い。

上述のようにＬＥＤランプ１が点灯すると、ＬＥＤ４が発光によって発熱するとともに、トランジスタ５も同様に発熱するが、本実施の形態では、３つのＬＥＤ４の発熱量の方がトランジスタ５の発熱量よりも大きい。このため、従来はＬＥＤ４が発生する熱が基板６を経てトランジスタ５へと伝導し、トランジスタ５のジャンクション温度が上昇して該トランジスタ５の作動安定性や寿命が低下するという問題があったことは前述の通りである。

然るに、本実施の形態では、図７に示すように、基板６の縦方向（図７の左右方向）において該基板６のＬＥＤ４とトランジスタ５との間に配置された抵抗（Ｒ３）７は、少消費電力素子であって、その消費電力は数μＷ〜数ｍＷ程度と非常に小さいために殆ど発熱せず、吸熱作用を果たす。このため、基板６上をＬＥＤ４からトランジスタ５へと伝導する熱の一部は、抵抗（Ｒ３）７へと伝導し、該抵抗（Ｒ３）７の表面から放熱されるため、ＬＥＤ４からトランジスタ５への熱伝導が抑制され、ＬＥＤ４とトランジスタ５との熱的な干渉が防がれて両者のジャンクション温度が低く抑えられる。

又、本実施の形態では、図７に示すように、基板６の抵抗（Ｒ３）７を挟んでこれの左右両側に円孔状のスルーホール６ａを形成し、これらのスルーホール６ａと抵抗（Ｒ３）７とを横方向（図７の上下方向）に一直線状に配置したため、ＬＥＤ４からトランジスタ５へと伝導する熱の一部は、抵抗（Ｒ３）７に加えて２本のリード線１２へと伝導し、これらの表面から放熱される。このため、ＬＥＤ４からトランジスタ５への熱伝導が一層効果的に抑制され、ＬＥＤ４とトランジスタ５との熱的な干渉が防がれて両者のジャンクション温度が更に低く抑えられる。

ここで、従来のＬＥＤランプ（基板のＬＥＤとトランジスタとの間にサーマルビアを形成したもの）と本発明に係るＬＥＤランプに対して行った実験結果について説明する。

実験は、電源電圧：１６Ｖ、雰囲気温度：２４℃（常温）、抵抗（Ｒ３）；１６０８サイズ、１／１０Ｗ）の条件下で両ＬＥＤランプの各基板の最高温度をそれぞれ測定することによって行われた。実験の結果、従来のＬＥＤランプにおける基板の最高温度が７９．５℃に対して、本発明に係るＬＥＤランプにおける基板の最高温度は７２．７℃に抑えられ、本発明の前記効果が確認された。

１ ＬＥＤランプ
２ ハウジング
２Ａ ハウジングの幅広部
２Ｂ ハウジングの幅狭部
２Ｃ ハウジングの端子支持部
２ａ ハウジングの係合孔
２ｂ ハウジングのリード線溝
２ｃ ハウジングの通気用開口孔
３ レンズ
３Ａ レンズの幅広部
３Ｂ レンズの幅狭部
３ａ レンズの係合爪
３ｂ レンズの通起用開口孔
４ ＬＥＤ
５ トランジスタ（発熱素子）
６ 基板
６Ａ 基板の第１領域
６Ｂ 基板の第２領域
６ａ 基板のスルーホール
６ｂ 基板の円孔
７ 抵抗（少消費電力素子）
８，９ 抵抗
１０ トランジスタ
１１ コンデンサ
１２ リード線
Ｓ 空間

Claims (1)

1. ハウジングとその開口部を覆うレンズによって形成される空間内に、ＬＥＤと該ＬＥＤ以外の発熱素子が実装された基板を収容して構成されるＬＥＤランプにおいて、
   前記基板の前記ＬＥＤと前記発熱素子との間に少消費電力素子を配置し、
   前記基板の前記少消費電力素子を挟んでこれの両側にスルーホールを形成し、各スルーホールにリード線の一端を貫通させて前記基板に接続するとともに、複数のスルーホールと前記少消費電力素子とを一直線状に配置したことを特徴とするＬＥＤランプ。
   

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