JP6167955B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子、回路基板、および、第１放熱部を備える光源装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、ＬＥＤと、ＬＥＤの駆動を制御する駆動回路と、ＬＥＤおよび駆動回路の発熱を放散させるための放熱部材と、を備える車両用前照灯が知られている。ＬＥＤおよび駆動回路それぞれは放熱部材に直接取り付けられている。

特開２０１３−０３０３７１号公報

上記したように特許文献１に示される車両用前照灯では、ＬＥＤおよび駆動回路それぞれが放熱部材に直接取り付けられている。そのため、ＬＥＤ（発光素子）にて発生した熱が放熱部材（第１放熱部）を介して駆動回路（回路基板）に伝熱され、これによって回路基板が発熱される虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、発光素子にて発生した熱が回路基板に伝熱することが抑制された光源装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために本発明は、発光素子（１０）と、発光素子を駆動する駆動回路の形成された回路基板（２０）と、発光素子にて生じる熱を放熱する第１放熱部（３０）と、第１放熱部よりも熱伝導性の低い樹脂部（４０）と、を有し、発光素子は第１放熱部に搭載され、回路基板は樹脂部を介して第１放熱部に搭載されており、樹脂部は、回路基板の一部を被覆保護する被覆部（４０）の一部であり、回路基板は被覆部を介して第１放熱部に搭載され、回路基板における被覆部から露出された部位に表面電極（２３）が形成されており、表面電極と電気的に接続される接続ピン（８１）、および、接続ピンを固定する樹脂製の固定部（８２）を備えるカードエッジコネクタ（８０）を有し、固定部は第１放熱部よりも熱伝導性が低く、第１放熱部に搭載されており、回路基板は固定部を介して第１放熱部に搭載されていることを特徴とする。

このように本発明によれば、回路基板（２０）が樹脂部（４０）を介して、発光素子（１０）にて生じる熱を放熱する第１放熱部（３０）に搭載されている。したがって発光素子とともに第１放熱部に回路基板が搭載される構成と比べて、発光素子（１０）にて発生した熱が第１放熱部（３０）を介して回路基板（２０）に伝熱されることが抑制される。

樹脂部は、回路基板の一部を被覆保護する被覆部（４０）の一部であり、回路基板は被覆部を介して第１放熱部に搭載されている。これによれば、樹脂部（４０）が回路基板（２０）を被覆保護する機能と回路基板（２０）への伝熱量を抑制する機能とを有する。したがって樹脂部が伝熱量を抑制する機能のみを有し、駆動回路と並んで回路基板（２０）に形成された構成と比べて、回路基板（２０）の体格の増大が抑制される。

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す断面図である。 第１放熱部への回路基板の取り付けを説明するための断面図である。 回路基板、被覆部、および、第２放熱部を示す横面図である。 回路基板と被覆部を示す斜視図である。 カードエッジコネクタを説明するための斜視図である。 被覆部の凹み部を説明するための斜視図である。

以下、本発明を車両のヘッドランプに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図５に基づいて、本実施形態に係る光源装置を説明する。以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。本実施形態においてｙ方向は車両進退方向に沿い、ｘ方向は車両左右方向に沿い、ｚ方向は車両天地方向に沿っている。なお、図２では後述する反射部５０を省略し、図４では後述するネジ穴７０ａを省略している。

図１に示すように光源装置１００は、発光素子１０、回路基板２０、第１放熱部３０、および、被覆部４０を有する。発光素子１０は直接第１放熱部３０に設けられ、回路基板２０は被覆部４０を介して第１放熱部３０に設けられている。これにより、発光素子１０にて生じた熱が第１放熱部３０にて放熱されるとともに、発光素子１０にて生じた熱が回路基板２０に伝熱することが抑制されている。

本実施形態に係る光源装置１００は上記した構成要素の他に、反射部５０、集光レンズ６０、第２放熱部７０、カードエッジコネクタ８０、および、ケース９０を有する。図１に示すように反射部５０は第１放熱部３０に設けられており、発光素子１０にて発光された光を反射して集光レンズ６０へと入射させる機能を果たす。集光レンズ６０は自身に入射した光を集光して出射する。この集光レンズ６０から出射される光がヘッドランプの光である。また図２に示すように第２放熱部７０は回路基板２０に設けられており、回路基板２０にて生じた熱を放熱する機能を果たす。これも図２に示すようにカードエッジコネクタ８０は第１放熱部３０に設けられており、回路基板２０と電気的に接続される。そして図１に示すようにケース９０は上記した各種構成要素それぞれを内部空間に収納しつつ固定する。

本実施形態に係る発光素子１０はいわゆるＬＥＤである。ＬＥＤは白熱ランプと比べて生じる熱量が少ない。しかしながら上記したように光源装置１００が車両のヘッドランプとして採用される場合、発光素子１０にて必要とされる光量が大きく、それに比例して生じる熱量も大きくなる。そのため発光素子１０にて生じた熱を放熱する第１放熱部３０の体格が、図１に示すように光源装置１００のケース９０を除く他の構成要素と比べて十分に大きくなっている。

回路基板２０は、少なくとも表面に配線パターンが形成された配線基板２１と、配線基板２１に搭載された複数の電子素子２２と、を有する。これら複数の電子素子２２および上記した配線パターンによって発光素子１０を駆動する駆動回路が構成されている。図３に破線で示すように、配線基板２１が有する面積の最も大きい２つの主面２１ａ，２１ｂの内、第１放熱部３０側の第１主面２１ａに電子素子２２が搭載されている。そして図４に示すように、電子素子２２、および、主面２１ａにおける電子素子２２の搭載領域それぞれが被覆部４０によって被覆され、その他の領域が被覆部４０から外部に露出されている。上記した配線パターンは電子素子２２の搭載領域以外の領域にも形成されており、その一部が被覆部４０から外部に露出されている。この被覆部４０から外部に露出された配線パターンの一部が表面電極２３としての機能を果たす。図３および図４に示すように表面電極２３は、配線基板２１における２つの主面２１ａ，２１ｂ間を連結する４つの端部の内の発光素子１０側の端部２１ｃに形成されている。この表面電極２３がカードエッジコネクタ８０と電気的に接続される。

第１放熱部３０は、発光素子１０を搭載する搭載部３１と、搭載部３１を介して発光素子１０から伝達された熱を外部雰囲気に放熱する放熱フィン（図示略）の多数形成された本体部３２と、を有する。図１に示すように搭載部３１および本体部３２それぞれはｙ方向とｚ方向とによって規定されるｙ−ｚ平面において矩形を成している。そして本体部３２における車両前方側の面に搭載部３１の端部が一体的に連結され、その裏面側に上記した放熱フィンが多数形成されている。

被覆部４０は、上記したように回路基板２０の一部を被覆保護するものである。図２〜図４に示すようにその外形は矩形を成しており、第１放熱部３０よりも熱伝導性の低い樹脂材料から成る。本実施形態では被覆部４０における回路基板２０の第１主面２１ａを被覆する被覆面の裏面４０ａが第１放熱部３０と直接接触する。これにより、回路基板２０は被覆部４０を介して第１放熱部３０に搭載される。上記した被覆部４０における裏面４０ａを含む部位の一部が特許請求の範囲に記載の樹脂部に相当する。

反射部５０は、搭載部３１上に設けられる第１反射部５１と、搭載部３１よりも車両前方側に設けられる第２反射部５２と、を有する。第１反射部５１は発光素子１０から遠ざかる方向に凹んだ湾曲形状を成し、第２反射部５２は第１反射部５１から遠ざかる方向に湾曲した形状を成している。図１に実線矢印で示すように、発光素子１０からｚ方向に対して斜めの方向に出射された光は第１反射部５１の湾曲した内面にて反射され、その反射された光が集光レンズ６０に入射される。また図１に破線矢印で示すように、発光素子１０からｚ方向に出射された光は第１反射部５１の湾曲した内面にて反射され、その反射された光が第２反射部５２の湾曲した内面にて反射され、集光レンズ６０に入射される。このように反射部５０は主としてｚ方向に出射される発光素子１０の光をｙ方向（車両前方方向）に反射し、集光レンズ６０に入射させる機能を果たす。

なお、図１に示すように第１反射部５１の上方に回路基板２０は位置しており、回路基板２０は上記した本体部３２における第１反射部５１と対向する部位に位置している。換言すれば、第１反射部５１に反射された発光素子１０の光の進行方向（図１に実線矢印で示す第１反射部５１と集光レンズ６０とを結ぶ方向）に沿う方向において、本体部３２における第１反射部５１と対向する部位に回路基板２０は位置している。図２に示すように本体部３２における搭載部３１よりも上方の部位（第１反射部５１によってデッドスペースとなる部位）にスリット３３が形成されており、このスリット３３に回路基板２０と被覆部４０とが設けられている。

集光レンズ６０は、上記したように反射部５０を介して入射された発光素子１０の光を集光して出射するものである。集光レンズ６０も反射部５０とともに第１放熱部３０に固定されている。

第２放熱部７０は、その一部が外部雰囲気に晒されており、回路基板２０（駆動回路）にて生じる熱を放熱するものである。図２および図３に示すように第２放熱部７０は、回路基板２０における第１放熱部３０から離れた第２主面２１ｂとｙ方向にて対向しており、その間に介在された伝熱部材７１によって機械的および熱的に連結されている。これにより、回路基板２０にて生じた熱が伝熱部材７１を介して第２放熱部７０へと伝熱される。また第２放熱部７０は連結部材７２を介して第１放熱部３０と機械的に連結されている。連結部材７２は具体的に言えばネジであり、放熱部３０，７０それぞれには連結部材７２をネジ止めするためのネジ穴３２ａ，７０ａが形成されている。なお伝熱部材７１は第１放熱部３０よりも伝熱性の低い材料から成る。

カードエッジコネクタ８０は、回路基板２０とコネクタ（図示略）とを電気的に接続するものである。図５に示すようにカードエッジコネクタ８０は、回路基板２０の表面電極２３と電気的に接続される接続ピン８１、および、接続ピン８１を固定する樹脂製の固定部８２を有している。固定部８２にはｚ方向に開口する挿入空間が形成されており、その挿入空間を構成するｘ方向に沿う２つの面それぞれに複数の接続ピン８１が並んでいる。上記したｘ方向に沿う２つの面それぞれに設けられた接続ピン８１はｙ方向にて互いに対向しており、回路基板２０の端部２１ｃが挿入空間に挿入されると、端部２１ｃを挟持することで回路基板２０を固定部８２に固定する。複数の接続ピン８１それぞれの一端が端部２１ｃに形成された表面電極２３と接触し、その他端が上記したコネクタと電気的に接続され。これにより、接続ピン８１を介して回路基板２０とコネクタとが電気的に接続される。

図５に示すように固定部８２にはネジ止めするためのネジ穴８２ａが形成されており、固定部８２は第１放熱部３０にネジ止めされる。固定部８２は第１放熱部３０よりも熱伝導性が低く、その一部が第１放熱部３０と接触する態様で、第１放熱部３０に固定されている。したがって、回路基板２０は第１放熱部３０よりも熱伝導性の低い固定部８２を介して第１放熱部３０に設けられている。

ケース９０は、自身を除く光源装置１００の各種構成要素それぞれを内部空間に収納する収納部９１と、各種構成要素を収納部９１に固定する固定部９２と、を有する。収納部９１は、集光レンズ６０から出射される発光素子１０の光を透過する透過部９３と、光を遮蔽する遮蔽部９４と、を有する。透過部９３が集光レンズ６０よりも車両前方に位置し、遮蔽部９４は上記した各種構成要素の周囲を囲んでいる。固定部８２は、遮蔽部９４に設けられた２つの可動軸９５を有する。これら可動軸９５の一部が内部空間に位置し、他が内部空間の外に位置している。内部空間に位置する可動軸９５の部位は図１に示すように第１放熱部３０におけるｚ方向の端部それぞれに設けられ、２つの可動軸９５によって第１放熱部３０が支持されている。内部空間の外に位置する可動軸９５の部位は車両の制御回路に接続されており、その制御回路から伝達される制御信号に基づいて、支持している第１放熱部３０をｚ方向およびｘ方向に動かす。これによって第１放熱部３０に設けられた発光素子１０、反射部５０、および、集光レンズ６０それぞれが第１放熱部３０とともに動き、ヘッドライトから出力される光の出射方向が変更される。

次に、本実施形態に係る光源装置１００の作用効果を説明する。上記したように、回路基板２０が被覆部４０を介して、発光素子１０にて生じる熱を放熱する第１放熱部３０に搭載されている。したがって発光素子とともに第１放熱部に回路基板が搭載される構成と比べて、発光素子１０にて発生した熱が第１放熱部３０を介して回路基板２０に伝熱されることが抑制される。

被覆部４０は回路基板２０の一部を被覆保護しつつ、裏面４０ａを含む部位の一部を介して回路基板２０が第１放熱部３０に搭載されている。これによれば、被覆部４０が回路基板２０を被覆保護する機能と回路基板２０への伝熱量を抑制する機能とを有する。したがって被覆部が伝熱量を抑制する機能のみを有し、駆動回路と並んで回路基板に形成された構成と比べて、回路基板２０の体格の増大が抑制される。

回路基板２０は第１放熱部３０よりも熱伝導性の低いカードエッジコネクタ８０の固定部８２を介して第１放熱部３０に設けられている。このように回路基板２０は樹脂製であり第１放熱部３０よりも熱伝導性の低い固定部８２を介して第１放熱部３０に搭載される。したがって回路基板が第１放熱部と同等の伝熱性を有する材料から成る部材を介して第１放熱部に搭載される構成と比べて、回路基板２０への伝熱が抑制される。

一部が外部雰囲気に晒された第２放熱部７０は伝熱部材７１を介して回路基板２０と連結され、第２放熱部７０は連結部材７２を介して第１放熱部３０と連結されている。これによれば、第２放熱部７０と第１放熱部３０とが連結部材７２を介して熱的に連結される。したがって第１放熱部３０に伝熱された発光素子１０の熱が、連結部材７２、第２放熱部７０、および、伝熱部材７１を介して回路基板２０に伝熱される虞がある。しかしながら上記したように第１放熱部３０の熱は回路基板２０に伝熱される前に第２放熱部７０を経由することとなり、第２放熱部７０の一部は外部雰囲気に晒されている。したがって第１放熱部３０の熱は回路基板２０に伝熱される前に第２放熱部７０にて外部雰囲気に放熱される。これにより発光素子１０にて発生した熱が第１放熱部３０を介して回路基板２０に伝熱することが抑制される。

第１反射部５１にて反射された発光素子１０の光の進行方向（図１に実線矢印で示す第１反射部５１と集光レンズ６０とを結ぶ方向）に沿う方向において、本体部３２における第１反射部５１と対向する部位にスリット３３が形成され、そのスリット３３に回路基板２０が設けられている。これによれば、第１反射部５１によってデッドスペースとなっていた本体部３２における第１反射部５１と対向する部位に回路基板２０が搭載されるので、他の部位に回路基板が搭載される構成と比べて、光源装置１００の体格の増大が抑制される。また上記したようにスリット３３に回路基板２０が設けられるため、スリット３３の形成された分、光源装置１００の体格の増大が抑制される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では光源装置１００が車両のヘッドランプに適用された例を示した。しかしながら光源装置１００の適用としては上記例に限定されない。

本実施形態では光源装置１００が、反射部５０、集光レンズ６０、第２放熱部７０、カードエッジコネクタ８０、および、ケース９０を有する例を示した。しかしながら光源装置１００はこれらを有していなくとも良いし、少なくとも１つ有していても良い。

本実施形態では発光素子１０がＬＥＤである例を示した。しかしながら発光素子１０としては上記例に限定されず、例えばレーザーを採用することもできる。

本実施形態では配線基板２１の第１主面２１ａの一部が被覆部４０によって被覆される例を示した。しかしながら配線基板２１の被覆される領域としては上記例に限定されず、第１主面２１ａ以外の部位も被覆部４０によって被覆された構成を採用することもできる。

図４に示すように、本実施形態では被覆部４０における第１放熱部３０と直接接触する裏面４０ａが平坦である例を示した。しかしながら図６に示すように、その裏面４０ａに、第１放熱部３０との接触面積を減少させるための凹み部４１が形成された構成を採用することもできる。これによれば、第１放熱部３０から被覆部４０へ伝熱され難くなるので、回路基板２０への伝熱が抑制される。

本実施形態では反射部５０が第１反射部５１と第２反射部５２を有する例を示した。しかしながら反射部５０が第１反射部５１のみを有する構成を採用することもできる。

本実施形態では回路基板２０は第１放熱部３０の本体部３２における第１反射部５１と対向する部位に位置している例を示した。しかしながら回路基板２０の位置としては上記例に限定されない。発光素子１０にて生じた熱が第１放熱部３０を介して回路基板２０に伝熱され難い位置であれば適宜採用することができる。

本実施形態では第１放熱部３０にスリット３３が形成された例を示した。しかしながら第１放熱部３０にスリット３３が形成されていなくとも良い。

本実施形態では固定部８２の挿入空間を構成するｘ方向に沿う２つの面それぞれに設けられた接続ピン８１がｙ方向にて互いに対向している例を示した。しかしながら例えば一方の面と他方の面それぞれに設けられる接続ピン８１が互い違いに配置された構成を採用することもできる。

１０・・・発光素子
２０・・・回路基板
３０・・・第１放熱部
４０・・・樹脂部
１００・・・光源装置

Claims (7)

1. 発光素子（１０）と、
   前記発光素子を駆動する駆動回路の形成された回路基板（２０）と、
   前記発光素子にて生じる熱を放熱する第１放熱部（３０）と、
   前記第１放熱部よりも熱伝導性の低い樹脂部（４０）と、を有し、
   前記発光素子は前記第１放熱部に搭載され、
   前記回路基板は前記樹脂部を介して前記第１放熱部に搭載されており、
   前記樹脂部は、前記回路基板の一部を被覆保護する被覆部（４０）の一部であり、
   前記回路基板は前記被覆部を介して前記第１放熱部に搭載され、
   前記回路基板における前記被覆部から露出された部位に表面電極（２３）が形成されており、
   前記表面電極と電気的に接続される接続ピン（８１）、および、前記接続ピンを固定する樹脂製の固定部（８２）を備えるカードエッジコネクタ（８０）を有し、
   前記固定部は前記第１放熱部よりも熱伝導性が低く、前記第１放熱部に搭載されており、
   前記回路基板は前記固定部を介して前記第１放熱部に搭載されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記被覆部には、前記第１放熱部との接触面積を減少させるための凹み部（４１）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 発光素子（１０）と、
   前記発光素子を駆動する駆動回路の形成された回路基板（２０）と、
   前記発光素子にて生じる熱を放熱する第１放熱部（３０）と、
   前記第１放熱部よりも熱伝導性の低い樹脂部（４０）と、を有し、
   前記発光素子は前記第１放熱部に搭載され、
   前記回路基板は前記樹脂部を介して前記第１放熱部に搭載されており、
   前記回路基板にて生じる熱を放熱する、外部雰囲気に晒された第２放熱部（７０）と、
   前記回路基板にて生じた熱を前記第２放熱部へと伝熱する伝熱部材（７１）と、
   前記第２放熱部と前記第１放熱部とを機械的に連結する連結部材（７２）と、を有することを特徴とする光源装置。
4. 前記樹脂部は、前記回路基板の一部を被覆保護する被覆部（４０）の一部であり、
   前記回路基板は前記被覆部を介して前記第１放熱部に搭載されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記被覆部には、前記第１放熱部との接触面積を減少させるための凹み部（４１）が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
6. 前記第１放熱部は、前記発光素子を搭載する搭載部（３１）と、前記搭載部を介して前記発光素子から伝達された熱を外部雰囲気に放熱する放熱フィンの多数形成された本体部（３２）と、を有し、
   前記発光素子にて発光された光を反射する反射部（５０）を有しており、
   前記反射部にて反射された前記発光素子の光の進行方向に沿う方向において、前記本体部における前記反射部と対向する部位に、前記樹脂部を介して前記回路基板が搭載されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の光源装置。
7. 前記本体部における前記反射部と対向する部位に、前記回路基板および前記樹脂部を設けるためのスリット（３３）が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光源装置。

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