JP6178943B1

JP6178943B1 - 車両用ｌｅｄバルブ

Info

Publication number: JP6178943B1
Application number: JP2017089133A
Authority: JP
Inventors: 理央松本
Original assignee: Ｉｐｆ株式会社
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018190488A

Abstract

【課題】ＬＥＤからの廃熱を効果的に放熱しながら、ＬＥＤの発光点の位置や形状を可能な限りハロゲンバルブに近づけ、かつ、生産性も向上させた車両用ＬＥＤバルブを提供することを目的とするものである。【解決手段】熱伝導部材２０の両側面にそれぞれＬＥＤ２２を配置し、前記熱伝導部材２０を放熱器２４に結合してなる車両用ＬＥＤバルブにおいて、前記熱伝導部材２０は、棒状体を長さ方向に２つ割りし、２つ割りしたそれぞれの熱伝導部材２０にＬＥＤ露出窓２５を形成し、これら２つ割りした熱伝導部材２０の内側に、熱伝導性の優れた金属シート状の２枚のＬＥＤ搭載基板２１に前記ＬＥＤ２２をそれぞれ搭載し、これらのＬＥＤ２２を前記ＬＥＤ露出窓２５に臨ませて、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１を前記熱伝導部材２０で挟んで一体に固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、標準装備されている既存のハロゲンバルブ又は白熱バルブと交換可能な自動車その他の車両用ＬＥＤバルブに関するものである。

既存のハロゲンバルブ又は白熱バルブと交換可能なこの種の自動車用ＬＥＤバルブとして、図４に示すものが知られている（特許文献１）。
この図４において、円柱状の熱伝導部１０の中間部の両面を垂直面に切削してＬＥＤバルブ取り付け面１６となし、これらのＬＥＤバルブ取り付け面１６に、それぞれ半導体基板１４を介して１対のＬＥＤ１３が取り付けられる。ＬＥＤ１３の放熱効果を上げるために、半導体基板１４とＬＥＤバルブ取り付け面１６との間には、金属薄板が介在される。前記ＬＥＤバルブ取り付け面１６の前方と後方は、垂直に切り欠かれて前方遮光壁１１と後方遮光壁１２を構成している。また、熱伝導部１０の基端部は、放熱部１５に嵌め込まれる。

このような構成において、両側の１対のＬＥＤ１３を点灯すると、このＬＥＤ１３から発生した熱が半導体基板１４から熱伝導部１０を経て放熱部１５で放出される。

特開２０１４−２１１９７６号公報。

特許文献１に記載の自動車用ＬＥＤバルブは、１対のＬＥＤ１３が熱伝導部１０のＬＥＤバルブ取り付け面１６に金属薄板を含む半導体基板１４を介在して直接装備されているので、ＬＥＤ１３で発生した熱は、半導体基板１４と熱伝導部１０を通じて放熱部１５に放熱される。
しかるに、交換用の自動車用ＬＥＤバルブは、既存のハロゲンバルブ又は白熱バルブと同等の配光特性を得るために、ＬＥＤ１３の発光位置や形状をハロゲンバルブ又は白熱バルブのフィラメントと同等の形状にすることが望まれる。そのために、両側のＬＥＤ１３の背面距離が可能な限り０に近く構成することが必要である。
ところが、図４に示した例では、熱伝導部１０の両側に配置されているので、放熱効果を落とすことなく両側のＬＥＤ１３をできるだけ近づけようとしても、熱伝導部１０の平面部の厚さを薄くすることは困難であり、そのため、ハロゲンバルブ又は白熱バルブと比較すると発光点位置がずれて所定の配光特性を得ることが困難であるという問題があった。

本発明は、ＬＥＤからの廃熱を効果的に放熱しながら、ＬＥＤの発光点の位置や形状を可能な限りハロゲンバルブ又は白熱バルブのフィラメントに近づけ、かつ、生産性も向上させた車両用ＬＥＤバルブを提供することを目的とするものである。

本発明による車両用ＬＥＤバルブは、熱伝導部材２０の両側面にそれぞれＬＥＤ２２を配置し、前記熱伝導部材２０を放熱器２４に結合してなる車両用ＬＥＤバルブにおいて、
前記熱伝導部材２０は、棒状体を長さ方向に２つ割りし、２つ割りしたそれぞれの熱伝導部材２０にＬＥＤ露出窓２５を形成し、これら２つ割りした熱伝導部材２０の内側に、銅板からなる２枚のＬＥＤ搭載基板２１に前記ＬＥＤ２２をそれぞれ搭載し、これらのＬＥＤ２２を前記ＬＥＤ露出窓２５に臨ませ、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１を、間に軟質のクッションシート２３を介在して前記熱伝導部材２０で挟んで一体に固定したことを特徴とする。

クッションシート２３は、熱に強いシリコン又はアクリルからなることを特徴とする。

ＬＥＤ搭載基板２１の一側面にレジスト３４で配線パターン３６を被覆した絶縁層３３が貼着されており、この絶縁層３３の一部のレジスト３４を剥離した配線パターン３６をＬＥＤ２２の配線個所と電極パッド３５で電気的に接続し、前記ＬＥＤ搭載基板２１における前記ＬＥＤ２２との接触面の絶縁層３３を除いた熱伝導のためのポスト部３０に放熱パッド３１を介在し、前記ＬＥＤ搭載基板２１における熱伝導部材２０との接触面の絶縁層３３を除いた熱伝導のためのポスト部３０に熱伝導剤３２を介在し、それぞれの接触面をポスト工法で接合したことを特徴とする。

前記熱伝導部材２０は、円柱体を縦方向に２つ割りし、これらの２つ割りした熱伝導部材２０の内側面に基板嵌め込み凹部２６と基板密着面２７を形成し、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１をそれぞれ前記基板嵌め込み凹部２６に嵌合し、かつ、基板密着面２７に密着して前記熱伝導部材２０で両側から挟んでねじ３９で締め付けて円柱状に一体に固定したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、
熱伝導部材の両側面にそれぞれＬＥＤを配置し、前記熱伝導部材を放熱器に結合してなる車両用ＬＥＤバルブにおいて、
前記熱伝導部材は、棒状体を長さ方向に２つ割りし、２つ割りしたそれぞれの熱伝導部材にＬＥＤ露出窓を形成し、これら２つ割りした熱伝導部材の内側に、銅板からなる２枚のＬＥＤ搭載基板に前記ＬＥＤをそれぞれ搭載し、これらのＬＥＤを前記ＬＥＤ露出窓に臨ませ、前記２枚のＬＥＤ搭載基板を、間に軟質のクッションシートを介在して前記熱伝導部材で挟んで一体に固定したので、両側のＬＥＤの背面距離が可及的に小さくなり、標準装備されている既存のハロゲンバルブ又は白熱バルブと交換してもフィラメントと略同様の大きさであり、発光点位置ずれがほとんど皆無となり、所定の配光特性を得ることができる。ＬＥＤで発生した廃熱は、直接ＬＥＤ搭載基板を経て熱伝導部材に効率よく伝導され、放熱効果の優れた車両用ＬＥＤバルブが得られる。また、ＬＥＤ搭載基板と熱伝導部材との取り付け間隔や寸法誤差でわずかな隙間が生じても中央にクッションシートを介在することにより密着性がよくなり、熱伝導が向上する。

請求項３記載の発明によれば、
ＬＥＤ搭載基板の一側面にレジストで配線パターンを被覆した絶縁層が貼着されており、この絶縁層の一部のレジストを剥離した配線パターンをＬＥＤの配線個所と電極パッドで電気的に接続し、前記ＬＥＤ搭載基板における前記ＬＥＤとの接触面の絶縁層を除いた熱伝導のためのポスト部に放熱パッドを介在し、前記ＬＥＤ搭載基板における熱伝導部材との接触面の絶縁層を除いた熱伝導のためのポスト部に熱伝導剤を介在し、それぞれの接触面をポスト工法で接合したので、ＬＥＤで発生した熱は、ＬＥＤとＬＥＤ搭載基板との接触面の放熱パッドを介在して直接ＬＥＤ搭載基板に伝導され、ＬＥＤ搭載基板に伝導された熱は、接触面の熱伝導剤を介在して熱伝導部材に効率よく伝導され、放熱効果の優れた車両用ＬＥＤバルブとなる。また、ＬＥＤ搭載基板の一側面にレジストで配線パターンを被覆した絶縁層が貼着された構造としたので、製造が簡便で安価に提供することができる。

請求項４記載の発明によれば、
熱伝導部材は、円柱体を縦方向に２つ割りし、これらの２つ割りした熱伝導部材の内側面に基板嵌め込み凹部と基板密着面を形成し、前記２枚のＬＥＤ搭載基板をそれぞれ前記基板嵌め込み凹部に嵌合し、かつ、基板密着面に密着して前記熱伝導部材で両側から挟んでねじで締め付けて円柱状に一体に固定したので、全体の組み立てがより完全に密着した車両用ＬＥＤバルブを得ることができる。

本発明による車両用ＬＥＤバルブの実施例１を示す分解斜視図である。本発明による車両用ＬＥＤバルブの正面図である。本発明の車両用ＬＥＤバルブの各部の構造をより詳しく説明するための模式図である。従来の自動車用ＬＥＤバルブの正面図である。

本発明による車両用ＬＥＤバルブは、熱伝導部材２０の両側面にそれぞれＬＥＤ２２を配置し、前記熱伝導部材２０を放熱器２４に結合してなる自動車用ＬＥＤバルブにおいて、前記熱伝導部材２０は、棒状体を長さ方向に２つ割りし、２つ割りしたそれぞれの熱伝導部材２０にＬＥＤ露出窓２５を形成し、これら２つ割りした熱伝導部材２０の内側に、熱伝導性の優れた金属シート状の２枚のＬＥＤ搭載基板２１に前記ＬＥＤ２２をそれぞれ搭載し、これらのＬＥＤ２２を前記ＬＥＤ露出窓２５に臨ませて、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１を前記熱伝導部材２０で挟んで一体に固定する。

組み立て部品間の寸法誤差などで、熱伝導が悪くなるのを避けるために、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１の間に軟質で熱伝導性に優れたクッションシート２３を介在して一体に固定する。

前記ＬＥＤ搭載基板２１の一側面にレジスト３４で配線パターン３６を被覆した絶縁層３３が貼着されており、この絶縁層３３の一部のレジスト３４を剥離した配線パターン３６をＬＥＤ２２の配線個所と電極パッド３５で電気的に接続し、前記ＬＥＤ搭載基板２１における前記ＬＥＤ２２との接触面の絶縁層３３を除いた熱伝導のためのポスト部３０に放熱パッド３１を介在し、前記ＬＥＤ搭載基板２１における熱伝導部材２０との接触面の絶縁層３３を除いた熱伝導のためのポスト部３０に熱伝導剤３２を介在し、それぞれの接触面の熱伝導をより完全にするためにポスト工法で接合する。

前記熱伝導部材２０は、円柱体を縦方向に２つ割りし、これらの２つ割りした熱伝導部材２０の内側面に基板嵌め込み凹部２６と基板密着面２７を形成し、前記２枚のＬＥＤ搭載基板２１をそれぞれ前記基板嵌め込み凹部２６に嵌合し、かつ、基板密着面２７に密着して前記熱伝導部材２０で両側から挟んでねじ３９で締め付けて円柱状に一体に固定する。
この熱伝導部材２０は、角柱状など円柱体に限られない。

以下、本発明の実施例１を図１ないし図３に基づき説明する。
本発明による車両用ＬＥＤバルブは、図１及び図２において、２つ割りした熱伝導部材２０と、それぞれＬＥＤ２２を搭載した２枚のＬＥＤ搭載基板２１と、中央の１枚のクッションシート２３と、ＬＥＤ２２の発熱を放熱する放熱器２４とからなる。
前記熱伝導部材２０は、アルミニウム、銅、マグネシウムなどの熱伝導性に優れた直径１５．４ｍｍ、長さ６４ｍｍ程度の円柱体を縦に２つ割りしたものである。これら２つ割りの熱伝導部材２０のそれぞれには、先端部近くに長方形のＬＥＤ露出窓２５が形成され、このＬＥＤ露出窓２５の周りの外面は、前後、上下に配光斜面２８が形成され、また、内面には、前記ＬＥＤ搭載基板２１が嵌め込まれる基板嵌め込み凹部２６と、このＬＥＤ搭載基板２１に密着する基板密着面２７が形成されている。なお、前記熱伝導部材２０の直径と長さは、上記実施例に限られるものではなく、直径１０〜２０ｍｍ、長さ５０〜１００ｍｍなど、車両用ＬＥＤバルブの大きさ、使用目的等によって決定され、これらの寸法に限られない。

前記ＬＥＤ搭載基板２１は、厚さ０．３〜１．５ｍｍ、好ましくは、０．５〜１．０ｍｍの銅板からなり、このＬＥＤ搭載基板２１には、前記ＬＥＤ露出窓２５から露出するようにＬＥＤ２２が取り付けられ、また、前記熱伝導部材２０の基板密着面２７との接触面が熱伝導部材との密着面３８となっている。
前記クッションシート２３は、軟質で熱に強く、熱伝導性を有する０．２ｍｍ程度のシリコンやアクリルのシートからなる。
前記クッションシート２３を中心にして両側からそれぞれＬＥＤ搭載基板２１を当接し、さらに外側から熱伝導部材２０で挟んで、先端部と後端部に明けたねじ孔２９にねじ３９を差し込みねじ止めして、全体を円柱状に組み込み、この熱伝導部材２０の基端部を放熱器２４の熱伝導部材装着孔３７に密着して固定する。

これらのクッションシート２３を中心にして両側からそれぞれＬＥＤ搭載基板２１を当接し、さらに外側から熱伝導部材２０で挟んで固定する構造を図３に基づきさらに詳細に説明する。
図３は、各部の構造をより詳しく説明するための模式図で、図１及び図２の実際の縦横比とは異なる寸法で記載されている。
この図３において、前記ＬＥＤ搭載基板２１の一側面には、レジスト３４で銅箔の配線パターン３６を被覆した絶縁層３３が貼着されており、この絶縁層３３の銅箔の一部の配線パターン３６がＬＥＤ２２の下面の配線個所と電極パッド３５で電気的に接続され、他の配線パターン３６は、レジスト３４で被覆されている。

また、ＬＥＤ搭載基板２１の前記ＬＥＤ２２と接触する部分と、熱伝導部材２０と接触する部分の熱伝導をするための部分の絶縁層３３が除かれそれぞれ熱伝導のためのポスト部３０を構成している。
このポスト部３０は、ＬＥＤ２２と熱伝導部材２０を熱伝導率の高いＬＥＤ搭載基板２１に直接接触して熱伝導がよく、放熱性に優れた状態に構成するもので、ポスト工法といわれる。そして、ＬＥＤ２２とＬＥＤ搭載基板２１の間には、放熱パッド３１を介在し、熱伝導部材２０とＬＥＤ搭載基板２１の間には、熱伝導剤３２を介在し密着する。

このように構成された各部材のクッション部材２３を中心にしてその両側にＬＥＤ２２を搭載したＬＥＤ搭載基板２１を、ＬＥＤ２２がＬＥＤ露出窓２５から露出するように配置し、ＬＥＤ搭載基板２１が２つ割りした熱伝動部材２０で挟み込む。すると、ＬＥＤ搭載基板２１が熱伝動部材２０の基板嵌め込み凹部２６に嵌め込まれ、かつ、熱伝導剤３２を介在して熱伝導部材との密着面３８が基板密着面２７に密着する。密着したら、ねじ孔２９にねじ３９を通して全体を一体に固定して円柱体にする。このように組み立てられた熱伝導部材２０は、放熱器２４の熱伝導部材装着孔３７に密着して結合される。

以上のように構成された車両用ＬＥＤバルブを、標準装備されている既存のハロゲンバルブ又は白熱バルブと交換して装着すると、両側のＬＥＤ２２の背面距離が１．２〜２．２ｍｍ程度で、フィラメントと略同様の大きさであり、発光点位置ずれがほとんど皆無となり、所定の配光特性を得ることができる。
また、ＬＥＤ２２で発生した熱は、図３における点線の矢印のように、直接ＬＥＤ搭載基板２１を経て熱伝導部材２０に効率よく伝導され、放熱効果の優れた自動車用ＬＥＤバルブとなる。
さらに、ＬＥＤ搭載基板２１と熱伝導部材２０との取り付け間隔や寸法誤差でわずかな隙間が生じても中央にクッションシート２３を介在することによりねじ３９の締め付けで密着性がよくなり、熱伝導が向上する。

前記実施例では、熱伝導部材２０は、放熱器２４の熱伝導部材装着孔３７に結合するのに適した円柱体を２つ割りしたが、これに限られるものではなく、正多角柱体、楕円柱体など特に形状にこだわるものではない。
また、ＬＥＤ搭載基板２１やクッションシート２３の厚さは、前記実施例に限られるものではなく、可能な限り薄くすることが望ましい。

１０…熱伝導部、１１…前方遮光壁、１２…後方遮光壁、１３…ＬＥＤ、１４…半導体基板、１５…放熱部、１６…ＬＥＤバルブ取り付け面、２０…熱伝導部材、２１…ＬＥＤ搭載基板、２２…ＬＥＤ、２３…クッションシート、２４…放熱器、２５…ＬＥＤ露出窓、２６…基板嵌め込み凹部、２７…基板密着面、２８…配光斜面、２９…ねじ孔、３０…ポスト部、３１…放熱パッド、３２…熱伝導剤、３３…絶縁層、３４…レジスト、３５…電極パッド、３６…銅箔の配線パターン、３７…熱伝導部材装着孔、３８…熱伝導部材との密着面、３９…ねじ。

Claims

熱伝導部材の両側面にそれぞれＬＥＤを配置し、前記熱伝導部材を放熱器に結合してなる車両用ＬＥＤバルブにおいて、
前記熱伝導部材は、棒状体を長さ方向に２つ割りし、２つ割りしたそれぞれの熱伝導部材にＬＥＤ露出窓を形成し、これら２つ割りした熱伝導部材の内側に、銅板からなるシート状の２枚のＬＥＤ搭載基板に前記ＬＥＤをそれぞれ搭載し、これらのＬＥＤを前記ＬＥＤ露出窓に臨ませ、前記２枚のＬＥＤ搭載基板を、間に軟質のクッションシートを介在して前記熱伝導部材で挟んで一体に固定したことを特徴とする車両用ＬＥＤバルブ。
クッションシートは、熱に強いシリコン又はアクリルからなることを特徴とする請求項１記載の車両用ＬＥＤバルブ。
ＬＥＤ搭載基板の一側面にレジストで配線パターンを被覆した絶縁層が貼着されており、この絶縁層の一部のレジストを剥離した配線パターンをＬＥＤの配線個所と電極パッドで電気的に接続し、前記ＬＥＤ搭載基板における前記ＬＥＤとの接触面の絶縁層を除いた熱伝導のためのポスト部に放熱パッドを介在し、前記ＬＥＤ搭載基板における熱伝導部材との接触面の絶縁層を除いた熱伝導のためのポスト部に熱伝導剤を介在し、それぞれの接触面をポスト工法で接合したことを特徴とする請求項１又は２記載の車両用ＬＥＤバルブ。
熱伝導部材は、円柱体を縦方向に２つ割りし、これらの２つ割りした熱伝導部材の内側面に基板嵌め込み凹部と基板密着面を形成し、前記２枚のＬＥＤ搭載基板をそれぞれ前記基板嵌め込み凹部に嵌合し、かつ、基板密着面に密着して前記熱伝導部材で両側から挟んでねじで締め付けて円柱状に一体に固定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の車両用ＬＥＤバルブ。