JP6238524B2 - 車両灯具用ユニット及び車両灯具用ユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放熱性に優れた車両灯具用ユニット及び車両灯具用ユニットの製造方法に関する。

車両灯具用ユニットとして、特許文献１に示すように、半導体発光素子が表面に搭載された回路基板を、その回路基板の裏面がランプボディの背面側内面に対向するようにした状態で配設し、その回路基板とランプボディの背面側内面との間に空間を確保したものが知られている。このものによれば、回路基板上の半導体発光素子が熱を発生すれば、その熱は回路基板から上記空間に放熱される。しかし、その放熱が回路基板から上記空間への対流伝熱となっていることに加えて、その放熱空間がランプボディ内の内部空間とされ、対流伝熱に空気の流れを活用することができない。このため、このような構造の下では、放熱効果は決して高くなく、半導体発光素子の寿命は短くなる傾向にある。

このため、本件発明者は、上記内容を考慮し、回路基板とランプボディの背面側内面との間に放熱部材を介在させた車両灯具用ユニットを開発している。このものによれば、半導体発光素子が発生させる熱は、回路基板から放熱部材に伝導をもって速やかに伝達される。

特開２０１０−１３５１９８号公報

しかし、上記車両灯具用ユニットにおいては、放熱部材がランプボディの背面側内面に当接しており、半導体発光素子が発生させる熱は、回路基板、放熱部材及びランプボディを介して外部に放熱されることになる。このため、放熱効果は、ランプボディの材質（熱抵抗特性）次第により左右されることになり、特にランプボディの材質が樹脂材等である場合には、外部への放熱効果は低いものとならざるを得ない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、半導体発光素子が表面に搭載された回路基板とランプボディの背面側内面との間に放熱部材が介在されている車両灯具用ユニットにおいて、ランプボディの材質に左右されることなく高い放熱効果を得ることにある。
第２の目的は、上記車両灯具用ユニットを製造するための車両灯具用ユニットの製造方法を提供することにある。

前記第１の目的を達成するために本発明（請求項１に係る発明）にあっては、
ランプボディの背面側内面上に、半導体発光素子が表面に搭載された回路基板が該ランプボディの背面側内面に沿わせた状態で配設され、該回路基板と前記ランプボディの背面側内面との間に放熱部材が介在されている車両灯具用ユニットであって、
前記ランプボディとして、該ランプボディの背面側内面に前記放熱部材を一体化したものが用いられ、
前記ランプボディに、前記放熱部材を外部に露出させるための開口が形成され、
前記回路基板に挿入孔が形成されていると共に、前記放熱部材に保持孔が形成され、
前記ランプボディの開口の周縁部に位置決め突部が、該開口を跨ぐように設けられる位置決め突部用支持部材を介して支持されて、該位置決め突部が、該開口が臨む領域内において、前記回路基板に向けて突出するように配置され、
前記位置決め突部が、前記保持孔を貫通して前記挿入孔に挿入されている、
構成とされている。この請求項１の好ましい態様としては、請求項２、３に記載の通りとなる。

前記第２の目的を達成するために本発明（請求項４に係る発明）にあっては、
ランプボディとして、該ランプボディの背面側内面に放熱部材を一体化していると共に該放熱部材を外部に露出させる開口を有し、且つ、該開口の周縁部に位置決め突部が、該開口を跨ぐように設けられる位置決め突部用支持部材を介して支持されて、該位置決め突部が、該開口が臨む領域において該放熱部材を貫通して該放熱部材の外部に突出するものを用意し、回路基板として、その表面に半導体発光素子が搭載されていると共に挿入孔を有するものを用意し、
その上で、前記ランプボディにおける放熱部材上に前記回路基板を、該放熱部材から突出する位置決め突部を前記挿入孔に挿入しながら、該回路基板の裏面が該放熱部材に当接するように載置する、
ことを特徴とする車両灯具用ユニットの製造方法とした構成としてある。

本発明（請求項１に係る発明）によれば、回路基板とランプボディの背面側内面との間に放熱部材が介在され、ランプボディに、放熱部材を外部に露出させるための開口が形成されていることから、放熱部材とランプボディ外の空気との間で対流をもって伝熱を行うことができ、その際に、ランプボディ外の空気の流れを活用して、放熱部材とランプボディ外の空気との間の境膜伝熱係数を高めることができる。このため、ランプボディの材質に左右されることなく、外部への放熱効果を効果的に高めることができる。
また、ランプボディとして、その背面側内面において放熱部材を一体的に備えたものが用いられていることから、ランプボディが放熱部材としての機能をも併せ持つことになり、ランプボディと放熱部材とをそれぞれ独立した部品として用いる場合に比して部品点数を減らすことができる。

さらに、回路基板に挿入孔が形成され、放熱部材から回路基板に向けて突出する位置決め突部が設けられ、位置決め突部が、挿入孔に挿入されていることから、位置決め突部と回路基板の挿入孔とを利用して、回路基板をランプボディに対して位置決め保持できることになり、これに伴い、当該車両灯具として、半導体発光素子を所定の位置に確実に配置できるものを提供できる。
請求項２に係る発明によれば、回路基板に、半導体発光素子に給電するためのコネクタ端子が、その回路基板の裏面側から突出させた状態をもって設けられ、ランプボディに、そのランプボディの背面側外方に突出するコネクタボディ部が設けられ、コネクタ端子が、放熱部材上に回路基板が載置されている状態において、コネクタボディ部内に進入されていることから、高い放熱効果を得る構造の車両灯具用ユニットであっても、給電のためのコネクタを的確に構成して、半導体発光素子に対して給電を行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、放熱部材に突出部が設けられ、突出部が、開口を貫通して外部に突出していることから、放熱部材の放熱面積を増大させることができるだけでなく、ランプボディ外の空気の流れを有効に利用して対流伝熱を促進することができる。このため、半導体発光素子が発生する熱を、一層高い放熱効果をもって外部に放熱することができる。

請求項４に係る発明によれば、ランプボディとして、そのランプボディの背面側内面に放熱部材を一体化していると共にその放熱部材を外部に露出させる開口を有しているものを用意し、回路基板として、その表面に半導体発光素子が搭載されたものを用意し、その上で、ランプボディにおける放熱部材上に回路基板を、その回路基板の裏面がその放熱部材に当接するように載置することから、ランプボディの開口を利用して放熱部材を外部に露出させ、回路基板からの熱を、高い放熱効果をもって放熱することができる。このため、請求項１に係る車両灯具用ユニットを具体的に製造できる。
また、ランプボディとして、そのランプボディの背面側内面において放熱部材を一体的に備えているものを用いることから、組付け工数を減らして組付け性を向上させることができる。

第１実施形態に係る車両灯具用ユニットが用いて組み立てられた車両灯具を示す縦断面図。 図１の底面図。 第１実施形態に係る車両灯具用ユニットを説明する分解構造図。 第１実施形態に係る車両灯具用ユニットの組み立てを説明する斜視図。 第１実施形態に係る車両灯具用ユニットの組み立てを説明する縦断面図。 第２実施形態に係る車両灯具用ユニットを用いて組み立てられた車両灯具を示す縦断面図。 図６の部分底面図

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１、図２は、第１実施形態に係る車両灯具１を示しており、この車両灯具１は、本実施形態においては、車体の後方側に設けられるリアコンビネーションランプとして用いられる。この車両灯具１には、車両灯具用ユニット１Ａが用いられており、その車両灯具用ユニット１Ａの前面側には、該車両灯具用ユニット１Ａと協働して灯室２を区画する透明樹脂製前面カバー３が配置され、その前面カバー３と車両灯具用ユニット１Ａとが区画する灯室２には、インナーレンズ４が配置されている。

前記車両灯具用ユニット１Ａは、図１〜図３に示すように、ランプボディ５と、回路基板６と、を備えている。
ランプボディ５としては、ランプボディ本体７と放熱部材（ヒートシンク）８とが一体成形されたものが用いられている。このため、ランプボディ５は、インサート成形、アウトサート成形、溶着等を用いることにより、ランプボディ本体７と放熱部材８とが予め一体化されている。本実施形態においては、インサート成形を用いることにより、ランプボディ本体７と放熱部材８とが一体化されている。

ランプボディ本体７は、本実施形態においては、図１〜図３に示すように、帯板状の基板部９と、その基板部９の長手方向両端部からそれぞれ起立する一対の対向壁部１０と、基板部９の長手方向中央部において、該基板部９から前記対向壁部１０と反対方向に突出するコネクタボディ部１１と、を一体的に備えている。

基板部９は、その内面（背面側内面）９ａ及び外面（背面側外面）９ｂが平坦面として形成されており、その基板部９には、コネクタボディ部１１を基準として、該基板部９の長手方向両側において開口１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている。各開口１２ａ（１２ｂ）は、極力、大きな面積を確保すべく、コネクタボディ部１１から基板部９の長手方向各端部側に向けてそれぞれ延びており、基板部内面９ａ側と基板部外面９ｂ側とは、その各開口１２ａ（１２ｂ）を介して連通している。

本実施形態においては、各開口１２ａ（１２ｂ）内に格子構造１３が設けられ、その格子構造１３を利用して位置決め突部１４が基板部９に一体的に設けられている（図１〜図３参照）。格子構造１３は、各開口１２ａ（１２ｂ）において、開口１２ａ（１２ｂ）の幅方向両側縁部をその開口１２ａ（１２ｂ）の長手方向に対して傾斜した状態で跨ぐ２本の平行な格子を、その延び方向を対称に変えた状態で２組設け、その各組の格子を、それぞれ交差させる構造となっており、各開口１２ａ（１２ｂ）には、交差部１５が、各開口１２ａ（１２ｂ）の幅方向中央において各開口１２ａ（１２ｂ）の長手方向に間隔をあけて２つずつ設けられている。位置決め突部１４は、上記各交差部１５を利用して、そこから基板部内面９ａに対して離間する方向にそれぞれ突出されている。

一対の対向壁部１０は、互いに対向した状態で配置されている。この一対の各対向壁部１０の先端には、前記前面カバー３が保持され、各対向壁部１０の内面には、前記インナーレンズ４が基板部内面９ａを覆うように保持されている。

コネクタボディ部１１は、その開口断面が四角形状とされた筒体形状をもって形成されており、その基板部９の長手方向中央部には、コネクタボディ部１１内外が連通するように一対の端子挿入孔１６が形成されている。

前記放熱部材８としては、本実施形態においては、板状の２枚の放熱板８ａ，８ｂが用いられている。各放熱板８ａ（８ｂ）は、コネクタボディ部１１を基準として基板部９の長手方向両側において、基板部内面９ａ上にそれぞれ配置されており、その各放熱板８ａ（８ｂ）により各開口１２ａ（１２ｂ）は覆われている。このため、各放熱板８ａ（８ｂ）は、基板部外面９ｂ側において、各開口１２ａ（１２ｂ）（格子構造１３の目）を介して外部に露出することになっている。この各放熱板８ａ（８ｂ）には保持孔８ｈが形成されており、位置決め突部１４はその保持孔８ｈを貫通して放熱部材８から突出している。勿論、この位置決め突部１４は、ランプボディ５のインサート成形時に形成され、その位置決め突部１４等を利用することにより、各放熱板８ａ（８ｂ）は、基板部内面９ａに一体化されている。この各放熱板８ａ（８ｂ）としては、金属等の材質からなるものを用いることが好ましい。

前記回路基板６は、図１に示すように、基板部９の内面９ａ上に各放熱板８ａ（８ｂ）を介して載置されている。回路基板６は、前記基板部内面９ａに対応して、帯板状に延びており、その回路基板６には、前記基板部内面９ａ上の各位置決め突部１４に対応して、挿入孔１７が形成されている。その各挿入孔１７内に、放熱板８ａ（８ｂ）から突出する各位置決め突部１４がそれぞれ挿入されており、回路基板６はランプボディ５（ランプボディ本体７と放熱部材８）に保持されている。本実施形態では、各挿入孔１７に各位置決め突部１４がそれぞれ挿入された後、熱カシメが行われて、回路基板６がランプボディ５に固定される。

この回路基板６の表面には、複数のＬＥＤ１８（半導体発光素子）１８が搭載されている。その複数のＬＥＤ１８は、回路基板６の表面上において、その回路基板６の長手方向両側に間隔をあけて２つずつ配置されており、その各２つのＬＥＤ１８は、１つの集合グループを構成して、各放熱板８ａ（８ｂ）の上方領域内に配置されている。
すなわち、回路基板６の表面上において、ＬＥＤ１８が複数の集合グループに分けられるようにして複数設けられていると共に、放熱部材としての放熱板８が、各集合グループにそれぞれ応じて複数設けられ、その各放熱板８ａ（８ｂ）が、各集合グループの配設領域に応じて、回路基板６の裏面にそれぞれ当接され、その各放熱板８ａ（８ｂ）をランプボディ本体７の開口１２ａ，１２ｂが外部に露出させている。これにより、ＬＥＤ１８が複数設けられて複数の集合グループに分けられる場合においても、そのＬＥＤ１８が発生する熱を、高い放熱効果をもって的確に外部に放熱することができる。

回路基板６には、複数のＬＥＤ１８に対して給電可能とすべく、一対のコネクタ端子２０が設けられている。この一対のコネクタ端子２０は、回路基板６の長手方向中央部において、その回路基板６の裏面側から突出させた状態とされており、放熱部材８上に回路基板６が載置されている状態においては、この一対のコネクタ端子２０は、コネクタボディ部１１内に一対の端子挿入孔１６を介して進入されている。

したがって、このような車両灯具１（車両灯具用ユニット１Ａ）においては、各放熱板８ａ（８ｂ）が基板部９の各開口１２ａ（１２ｂ）を介して外部に露出されていることから、各放熱板８ａ（８ｂ）とランプボディ本体７外部の空気との間で対流をもって伝熱を行うことができ、その際、ランプボディ本体７外部の空気の流れを活用して、放熱部材８とランプボディ本体７外部の空気との間の境膜伝熱係数を高めることができる。このため、ランプボディ本体７が樹脂製であっても、複数のＬＥＤ１８に基づく熱の放熱効果を効果的に高めることができる。
また、ランプボディ５として、ランプボディ本体７と各放熱板８ａ（８ｂ）とをインサート成形により予め一体化したものが用いられていることから、ランプボディ本体７と放熱部材８とをそれぞれ独立した部品として用いる場合に比して部品点数を減らすことができる。

また、ランプボディ５の各位置決め突部１４が、回路基板６の各挿入孔１７に挿入される構成とされていることから、各位置決め突部１４と回路基板６の各挿入孔１７とを利用して、回路基板６をランプボディ５に対して位置決め保持できることになる。このため、当該車両灯具１（車両灯具用ユニット１Ａ）においては、複数のＬＥＤ１８を所定の位置に確実に配置できる。

このような車両灯具１に用いられる車両灯具用ユニット１Ａは、次のようにして製造される。
先ず、車両灯具用ユニット１Ａの構成部品として、前述のランプボディ５及び回路基板６を用意する。すなわち、ランプボディ５は、ランプボディ本体７の基板部内面９ａに各放熱板８ａ（８ｂ）を一体化していると共に各放熱板８ａ（８ｂ）を外部に露出させる開口１２ａ，１２ｂを有しており、回路基板６は、その表面に複数のＬＥＤ１８を搭載している。
そして、これら車両灯具用ユニット１Ａの構成部品を用意した上で、図４、図５に示すように、ランプボディ本体７における各放熱板８ａ（８ｂ）上に回路基板６を、その回路基板６の裏面が各放熱板８ａ（８ｂ）に当接するように載置する。
これにより、ランプボディ本体７の各開口１２ａ（１２ｂ）を利用して各放熱板８ａ（８ｂ）から放熱することができ、前述の車両灯具ユニット１Ａを具体的に製造できる。
また、ランプボディ５として、そのランプボディ本体７の基板部内面９ａにおいて各放熱板８ａ（８ｂ）を予め一体的に備えているものを用いることから、組付け工数を減らして組付け性を向上させることができる。

勿論この場合、回路基板６として、挿入孔１７が形成されたものを用意すると共に、ランプボディ５として、放熱部材８から突出する位置決め突部１４を有するものを用意した上で、ランプボディ５における各放熱板８ａ（８ｂ）上に回路基板６を載置するに際して、回路基板６における各挿入孔１７に各位置決め突部１４を挿入してもよい（図４、図５参照）。
これにより、各挿入孔１７と、その各挿入孔１７に挿入する各位置決め突部１４とを利用して、回路基板６をランプボディ５（ランプボディ５及び各放熱板８ａ（８ｂ））に対して簡単に位置決め保持することができ、これに伴い、複数のＬＥＤ１８を所定位置に確実に配置できる。

図６、図７は第２実施形態を示す。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図６、図７に示す第２実施形態においては、各放熱板８ａ（８ｂ）に複数の突出部１９が設けられ、その各突出部１９が、各開口１２ａ（１２ｂ）を貫通して外部に突出されている。このため、この第２実施形態においては、各放熱板８ａ（８ｂ）の放熱面積を増大させることができるだけでなく、ランプボディ本体７外部の空気の流れを有効に利用して対流伝熱を促進することができる。このため、複数のＬＥＤ１８が発生する熱を、一層高い放熱効果をもって外部に放熱することができる。

以上実施形態について説明したが本発明にあっては、次の態様を包含する。
（１）ランプボディ５（基板部９及びその基板部９上に載置される放熱部材８）及び回路基板６を、種々の形状、例えば円板形状等とすること。
（２）放熱部材８を１枚の板状のものとすること。
（３）挿入孔１７に挿入するための位置決め突部を放熱板８ａ（８ｂ）に独自に設けること。これに伴い、位置決め突部１４は、ランプボディ本体７と放熱板８ａ（８ｂ）とを保持するためだけに用いればよくなる。
（４）第２実施形態において、各放熱板８ａ（８ｂ）の突出部１９をフィン形状とすること。
（５）当該車両灯具用ユニット１Ａを、種々の用途、例えば、ランプハウジング内に収納して用いること。
（６）当該車両灯具用ユニット１Ａはリアコンビネーションランプの他、例えばハイマウントストップランプ等、種々の車両灯具に用いること。
（７）回路基板６は、ＦＰＣ等を用いること。

１ 車両灯具
１Ａ 車両灯具用ユニット
５ ランプボディ
６ 回路基板
７ ランプボディ本体
８ 放熱部材
８ａ，８ｂ 放熱板
９ａ 基板部内面（背面側内面）
１１ コネクタボディ部
１２ａ，１２ｂ 開口
１３ 格子構造（位置決め突部用支持部材）
１４ 位置決め突部
１７ 挿入孔
１８ ＬＥＤ（半導体発光素子）
１９ 突出部
２０ コネクタ端子

Claims (4)

1. ランプボディの背面側内面上に、半導体発光素子が表面に搭載された回路基板が該ランプボディの背面側内面に沿わせた状態で配設され、該回路基板と前記ランプボディの背面側内面との間に放熱部材が介在されている車両灯具用ユニットであって、
   前記ランプボディとして、該ランプボディの背面側内面に前記放熱部材を一体化したものが用いられ、
   前記ランプボディに、前記放熱部材を外部に露出させるための開口が形成され、
   前記回路基板に挿入孔が形成されていると共に、前記放熱部材に保持孔が形成され、
   前記ランプボディの開口の周縁部に位置決め突部が、該開口を跨ぐように設けられる位置決め突部用支持部材を介して支持されて、該位置決め突部が、該開口が臨む領域内において、前記回路基板に向けて突出するように配置され、
   前記位置決め突部が、前記保持孔を貫通して前記挿入孔に挿入されている、
   ことを特徴とする車両灯具用ユニット。
2. 請求項１において、
   前記回路基板に、前記半導体発光素子に給電するためのコネクタ端子が、該回路基板の裏面側から突出させた状態をもって設けられ、
   前記ランプボディに、該ランプボディの背面側外方に突出する筒体形状のコネクタボディ部が設けられていると共に、該コネクタボディ部内と該ランプボディ内とを連通する端子挿入孔が形成され、
   前記コネクタ端子が、前記放熱部材上に前記回路基板が載置されている状態において、前記端子挿入孔を介して前記コネクタボディ部内に進入されている、
   ことを特徴とする車両灯具用ユニット。
3. 請求項１において、
   前記放熱部材に突出部が設けられ、
   前記突出部が、前記開口を貫通して外部に突出している、
   ことを特徴とする車両灯具用ユニット。
4. ランプボディとして、該ランプボディの背面側内面に放熱部材を一体化していると共に該放熱部材を外部に露出させる開口を有し、且つ、該開口の周縁部に位置決め突部が、該開口を跨ぐように設けられる位置決め突部用支持部材を介して支持されて、該位置決め突部が、該開口が臨む領域において該放熱部材を貫通して該放熱部材の外部に突出するものを用意し、回路基板として、その表面に半導体発光素子が搭載されていると共に挿入孔を有するものを用意し、
   その上で、前記ランプボディにおける放熱部材上に前記回路基板を、該放熱部材から突出する位置決め突部を前記挿入孔に挿入しながら、該回路基板の裏面が該放熱部材に当接するように載置する、
   ことを特徴とする車両灯具用ユニットの製造方法。
   

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