JP6279002B2 - Ｌｅｄ灯具 - Google Patents

Description

この発明は、ＬＥＤ灯具に関するものである。

自動車などの車両には、各種の表示装置が設けられている。このような、表示装置には、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ灯具を使用しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなＬＥＤ灯具には、ＬＥＤが実装された基板と、この基板の表面側に設置されて、上記ＬＥＤの光を反射させるリフレクターと、上記基板の裏面側に設置されて、上記ＬＥＤの熱を放熱させるヒートシンクとを備えたものが存在している。ヒートシンクと基板との間には、基板からヒートシンクへの伝熱性を向上するための伝熱シートが介在される。

そして、上記リフレクターとヒートシンクとが、間に基板および伝熱シートを圧接挟持した状態で締結固定されることで、一体化されている。

特開２００２−９３２０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたＬＥＤ灯具には、以下のような問題があった。
即ち、基板の裏面に伝熱シートを貼付ける際には、間に空気が入って内部に気泡ができないように、慎重に伝熱シートを貼付ける必要がある。そのため、この貼付け作業は、熟練作業となっており、作業者の熟練度によって作業効率や歩留まりが大きく左右されている。

この際、伝熱シートの粘着力が余り強くないため、基板の裏面への伝熱シートの貼付けが十分でないと、伝熱シートは、基板の裏面から簡単に剥がれてしまうおそれがある。

しかも、保護フィルムが貼付けられた伝熱シートを用いる場合、基板の裏面に対して伝熱シートを貼付けた後に、伝熱シートの表面から保護フィルムを剥がす必要がある。

しかし、上記したように基板の裏面に対する伝熱シートの貼付け力（または粘着力）が、伝熱シートに対する保護フィルムの貼付け力よりも弱いため（または十分に強くないため）、保護フィルムを剥がす時に、伝熱シートも一緒に剥がれてしまうおそれが高い。

このように、保護フィルムを剥がす時に、伝熱シートが一緒に剥がれると、伝熱シートが変形して再使用できなくなってしまう。このことは、特に、伝熱シートが薄くなる程、顕著なものとなる。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
ＬＥＤが実装された基板と、
該基板の表面側に配設されて、前記ＬＥＤの光を反射可能なリフレクターと、
前記基板の裏面側に配設されて、前記ＬＥＤの熱を放熱可能なヒートシンクと、
該ヒートシンクと前記基板との間に介在された伝熱シートとを備えていると共に、
前記リフレクターと前記ヒートシンクとが、間に前記基板および伝熱シートを圧接挟持した状態で締結固定されているＬＥＤ灯具において、
前記リフレクターまたは前記ヒートシンクに、少なくとも２つの締結用ボスが突設され、
前記基板および伝熱シートに、前記少なくとも２つの締結用ボスへ通すための少なくとも２つのボス孔が設けられ、
前記伝熱シートの少なくとも２つのボス孔が、伝熱シートに引張力を付与した状態にて通されるように、前記少なくとも２つの締結用ボスの間隔よりも、短い間隔で設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成によって、伝熱シートの剥がれを有効に防止することができる。

本実施の形態にかかるＬＥＤ灯具が用いられる表示装置（ヘッドアップディスプレイ装置）の説明図（側方から見た図）である。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の分解斜視図である。 図２のＬＥＤ灯具の全体斜視図である。 図３のＬＥＤ灯具の全体平面図である。 図３のリフレクターを表面側から見た斜視図である。 リフレクターの裏面にセットした基板、および、基板に貼り付けられる保護フィルムにおける、ボス孔の間隔の関係を示す平面図である。 基板の裏面へ伝熱シートを伸ばして貼付けた状態を示す斜視図である。 基板の裏面から伝熱シートが剥がれる状態を示す斜視図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図８は、この実施の形態を説明するためのものである。

＜構成＞以下、この実施例の構成について説明する。

自動車などの車両に対して表示装置を設ける。この表示装置に、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ灯具を使用する。

図１、図２は、ＬＥＤ灯具１を使用した表示装置の一例としての、ヘッドアップディスプレイ装置２を示すものである。このヘッドアップディスプレイ装置２は、速度計などの計器装置よりも高い位置に設けられるものであり、運転中に計器装置を見るよりも少ない視線移動で運転に必要な情報などを視認できるようにしたものである。但し、ＬＥＤ灯具１を使用した表示装置は、ヘッドアップディスプレイ装置２に限るものではなく、また、ヘッドアップディスプレイ装置２の構成も、上記に限るものではない。

このヘッドアップディスプレイ装置２は、表示パネル３の画像４を運転席５の前方の反射部材６（例えば、コンバイナなどの専用の反射板）で反射させて反射部材６の奥側に上記した画像４の虚像７を結像させるようにしたものである。この際、上記したＬＥＤ灯具１は、液晶パネルなどとされた表示パネル３のバックライト光源として用いられている。

表示パネル３の画像４は、直接またはミラー８などの光学部品を介して間接的に反射部材６へ導かれるようになっている。この場合、ヘッドアップディスプレイ装置２は、インストルメントパネル９の部分（例えば、上面の前部の位置など）に取付けられると共に、フロントウインドウ１１の奥側の位置に対し、フロントウインドウ１１を通した前景とほぼ重なるように虚像７が視認されるようになっている。なお、反射部材６は、フロントウインドウ１１の近傍の位置に、フロントウインドウ１１の下縁部とほぼ前後方向に重複するように設けられているが、反射部材６には、フロントウインドウ１１を直接用いることも可能である。

そして、図２に示すように、ＬＥＤ灯具１を備えた表示パネル３やミラー８は、ヘッドアップディスプレイ装置２のロワケーシング１２に取付けられている。また、上記した反射部材６は、ヘッドアップディスプレイ装置２のアッパケーシング１３に対して角度調整可能に取付けられている。

そして、このＬＥＤ灯具１は、図３、図４に示すように、
ＬＥＤ１４（図４参照）が実装された基板１５と、
この基板１５の表面側に配設されて、上記ＬＥＤ１４の光を反射可能なリフレクター１６と、
上記基板１５の裏面側に配設されて、上記ＬＥＤ１４の熱を放熱可能なヒートシンク１７と、を備えたものとされる。
このヒートシンク１７と上記基板１５との間には、（基板１５からヒートシンク１７への）伝熱性を向上するための伝熱シート１８が介在される。
そして、上記リフレクター１６と上記ヒートシンク１７とが、間に上記基板１５および伝熱シート１８を圧接挟持した状態で締結固定されることで、一体化されている。

ここで、ＬＥＤ１４が実装された基板１５は、ＬＥＤ基板などの光源基板のことである。リフレクター１６（図５、図６参照）は、ＬＥＤ１４の周囲を取り囲んで光を所要の方向へ導く反射板である。リフレクター１６の表面側には、表示パネル３が取付けられる。リフレクター１６は、例えば、樹脂製の部品に、鏡面処理を施すことなどによって設けられる。

この場合、リフレクター１６は、ＬＥＤ１４の光を裏面側から表面側へ通すための貫通孔部１６ａと、貫通孔部１６ａの表面側に表示パネル３を取付けるためのパネル取付部１６ｂと、ロワケーシング１２に取付けるための取付部１６ｃとを有している。

ヒートシンク１７は、基板１５に実装されたＬＥＤ１４が発生する熱を放熱するためのものであり、アルミなどの熱伝導性の高い金属などで構成される。ヒートシンク１７には、多数の放熱フィンなどが設けられる。

ヒートシンク１７と基板１５との接触部は、ミクロレベルで見た時に、面接触ではなく細かい点接触の連続となっているため、熱接触抵抗が高いことから、基板１５とヒートシンク１７との間には、熱接触抵抗を低減させるための伝熱シート１８が必要になる。

伝熱シート１８には、シリコーン系やアクリル系などのような、厚みがあって柔軟で伸縮性を有する素材が基材として用いられる。そして、これらの基材に対してフィラーなどと呼ばれる添加物を添加することで、熱伝導性や絶縁性、硬度などが調整される。伝熱シート１８には、例えば、厚さ１ｍｍで硬度が１０（アスカーゴム硬度計Ｃ型）のシリコーン系のもの（信越化学製熱伝導シート「ＴＣ−１００ＣＡＢ−１０」など）を使用することができる。リフレクター１６と上記ヒートシンク１７との締結固定には、ネジ１９やボルトなどの締結具が用いられる。リフレクター１６と上記ヒートシンク１７との締結固定によって、伝熱シート１８は（厚さ０．８ｍｍ程度に）軽圧縮される。この厚みを７割〜９割程度にする軽圧縮によって接触面積が増加され、熱伝導性が向上される。

以上のような基本的な構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）図６に示すように、上記リフレクター１６または上記ヒートシンク１７（以下、リフレクター１６として説明する）に、少なくとも２つの締結用ボス２１が突設される。
上記基板１５および伝熱シート１８に、上記少なくとも２つの締結用ボス２１へ通すための少なくとも２つのボス孔２２，２３が設けられる。
そして、上記伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２２，２３が、伝熱シート１８に引張力２５（図７参照）を付与した状態にて通されるように、上記少なくとも２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも、短い間隔２７で設けられるようにする（間隔２６＞間隔２７）。

ここで、締結用ボス２１は、円筒状の突起などとされて、少なくとも、リフレクター１６とヒートシンク１７のどちらか一方に、他方へ向けて設けられる。この場合、締結用ボス２１は、リフレクター１６の側から突設されている。ボス孔２２，２３は、丸穴または長穴とすることができる。但し、基本的に丸穴または丸穴に近い長穴などとするのが好ましい。

ボス孔２２，２３は、基本的に、リフレクター１６（またはヒートシンク１７）に対して基板１５および伝熱シート１８を正確に位置合わせして取付けられるように、締結用ボス２１と合致する位置に（合致する大きさで）設けられる。しかし、このように、位置を完全に等しくしてしまうと、図８に示すように、伝熱シート１８が基板１５の裏面から剥がれ易くなる。

これに対し、この実施例では、伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２３間の間隔２７を、対応する少なくとも２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも短くしている。

この際、伝熱シート１８に対し、余り過大な引張力２５を付与しない方が良いのは勿論である。そこで、伝熱シート１８に対して、最小限必要な引張力２５を付与することで目的を達成できるようにする。そのために、ボス孔２３間の間隔２７は、伝熱シート１８が基板１５の裏面から剥がれ難くなるようなギリギリの長さに設定するのが好ましい。

少なくとも、ボス孔２３間の間隔２７は、伝熱シート１８を限界まで伸ばした時に２つの締結用ボス２１に嵌合できなくなるような距離よりは長くする。また、伝熱シート１８の基板１５への貼付け後や、リフレクター１６とヒートシンク１７との締結固定後に、伸ばされた伝熱シート１８に悪影響を与えてしまうような距離よりは長くする。伝熱シート１８は、全体に対して均一な引張力２５が付与されるようにする。

なお、締結用ボス２１間の間隔２６、および、ボス孔２３間の間隔２７は、締結用ボス２１およびボス孔２３の中心間の距離とすることや、または、締結用ボス２１およびボス孔２３の外側の位置どうしの間の距離などを基準とすることができる。

（２）上記伝熱シート１８の表面に予め保護フィルム３１が貼付けられている場合には、
上記伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２３の間隔２７は、伝熱シート１８から保護フィルム３１を剥がす際に、伝熱シート１８が基板１５剥がれなくなる分だけ、少なくとも２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも、短く設定する。

ここで、伝熱シート１８は保護フィルム３１が貼付けられた状態で所要の形状に加工されるため、保護フィルム３１は、伝熱シート１８と同じ平面形状を有するものとされる。保護フィルム３１は、薄くて伸縮性がほとんどない樹脂フィルムで構成されている。そのため、保護フィルム３１が貼付けられた伝熱シート１８は、余り伸縮できないものとなっている。

伝熱シート１８の基板１５に対する貼付け力は、実質的に伝熱シート１８の粘着力と引張力２５の影響による貼付け力の増加分とを加えたものになる。（ある範囲までは）引張力２５が強くなると、この貼付け力は強くなる傾向にある。

これに対し、保護フィルム３１の伝熱シート１８に対する貼付け力は、製品保護などの観点から伝熱シート１８の粘着力とほぼ同等とされている。また、保護フィルム３１は薄いため、繊細な取り扱いが必要で剥がし難いものとなっている。更に、伝熱シート１８から保護フィルム３１を剥がす際に、加えた力の一部が伝熱シート１８に作用されてしまうようなことも起こり易い。よって、保護フィルム３１を剥がそうとして伝熱シート１８が剥がれてしまうことは、頻繁に発生している。

そこで、これらのことを全て考慮に入れて必要な引張力２５を設定することになるが、必要な引張力２５は、具体的な設置状況によって異なると共に、かなり微妙な値となる。実際には、トライアンドエラーなどが必要となるが、例えば、伝熱シート１８の２つのボス孔２３の間隔２７は、リフレクター１６またはヒートシンク１７の２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも、０．５％〜５％程度、更に好ましくは１％〜４％程度、より好ましくは２％〜３％程度短くなるように設定するのが好ましい。

なお、リフレクター１６（またはヒートシンク１７）と基板１５および伝熱シート１８との間には、位置決めピン３５や、この位置決めピン３５に嵌合する孔状または溝状の位置決め部３６などかを設けることができる（図７参照）。

＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

基板１５に伝熱シート１８を貼り付ける場合、先ず、リフレクター１６を裏返しにして締結用ボス２１を上に向ける。次に、締結用ボス２１へボス孔２２を通すようにしてリフレクター１６の裏面に基板１５を配置する。そして、締結用ボス２１へボス孔２３を通すようにしながら、リフレクター１６の裏面に設置された基板１５の裏面に伝熱シート１８を貼り付ける。

その後、伝熱シート１８の上にヒートシンク１７を設置し、ヒートシンク１７とリフレクター１６とをネジ１９などの締結具で締結固定し、基板１５と伝熱シート１８とを圧接挟持状態にして一体化する。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（効果１）上記したように、ＬＥＤ灯具１は、リフレクター１６の裏面に基板１５を配置し、基板１５の裏面に伝熱シート１８を貼付け、その上からヒートシンク１７を取付けて、ヒートシンク１７とリフレクター１６とを締結固定することによって組み立てられている。基板１５および伝熱シート１８は、リフレクター１６またはヒートシンク１７の裏面から突設された締結用ボス２１へ、そのボス孔２２，２３を通すようにしてセットされる。

この際、伝熱シート１８の粘着力が余り強くないため、基板１５の裏面への伝熱シート１８の貼付けを十分に行わないと、伝熱シート１８が、基板１５の裏面から簡単に剥がれてしまうことになる。

そこで、現状では、基板１５や伝熱シート１８の形状に合わせた押え治具を設けて、基板１５の裏面への伝熱シート１８の貼付け後に、押え治具を用いて伝熱シート１８を基板１５にしっかり押え付けることで、貼付けを十分に行い得るようにしている。

しかし、このようにすると、基板１５や伝熱シート１８の形状や種類ごとに押え治具を別個に用意する必要が生じるのでコストが掛かると共に、押え治具による押え付け作業には手間と時間が掛かるという問題があった。

そこで、伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２３の間隔２７を、少なくとも２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも短く設定した。そして、伝熱シート１８を基板１５の裏面へ貼付ける際に、伝熱シート１８に引張力２５を付与した状態で、少なくとも２つの締結用ボス２１へ挿通されるようにした。

これにより、引張力２５が作用されている分だけ伝熱シート１８が基板１５の裏面から剥がれ難くなる。

即ち、引張力２５が作用された伝熱シート１８が収縮しようとする（面方向の）力が伝熱シート１８の粘着力に加わってへばり付くような状態となるため、伝熱シート１８の基板１５に対する貼付け力が強くなったのと同じ効果が得られるようになる（粘着力＋引張力２５の影響による貼付け力の増加分）。

また、引張力２５が作用された伝熱シート１８が収縮することで、ボス孔２３が締結用ボス２１を締め付けるように作用するため、伝熱シート１８にリフレクター１６（またはヒートシンク１７と）に対する保持力が発生されるようになる。

よって、引張力２５を付与することで伝熱シート１８の貼付けの確実性が得られることになり、押え治具および押え治具による押え付け作業をなくすことができるようになる。

（効果２）表面に保護フィルム３１が貼付けられている伝熱シート１８を用いる場合、基板１５の裏面に対して伝熱シート１８を貼付けた後に、伝熱シート１８の表面から保護フィルム３１を剥がす必要がある。

しかし、例えば、基板１５の裏面に対する伝熱シート１８の貼付け力（または粘着力）が、伝熱シート１８に対する保護フィルム３１の貼付け力よりも弱く作用していたりすると、保護フィルム３１を剥がす時に、伝熱シート１８も一緒に剥がれてしまう。

このように、保護フィルム３１を剥がす時に、伝熱シート１８が一緒に剥がれると、伝熱シート１８が変形して再使用できなくなってしまう。特に、保護フィルム３１が薄くなると、保護フィルム３１を剥がす時に伝熱シート１８にも力が加わり易くなるため、このような不具合は、保護フィルム３１が薄い程顕著に発生する。

そこで、伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２３の間隔２７を、伝熱シート１８から保護フィルム３１を剥がす際に、伝熱シート１８に付与される引張力２５によって、伝熱シート１８が基板１５から剥がれないようになる分だけ、少なくとも２つの締結用ボス２１の間隔２６よりも、短く設定した。

即ち、保護フィルム３１の伝熱シート１８に対する貼付け力を考慮して、それを上回るように、伝熱シート１８の少なくとも２つのボス孔２３の間隔２７を短く設定した（粘着力＋引張力２５の影響による貼付け力の増加分＞保護フィルム３１の貼付け力）。

そのため、簡単に伝熱シート１８から保護フィルム３１だけをうまく剥がすことができるようになり、作業性を向上することができる。

以上、実施例を図面により詳述してきたが、実施例は例示にしか過ぎないものである。よって、本発明は、実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１ ＬＥＤ灯具
１４ ＬＥＤ
１５ 基板
１６ リフレクター
１７ ヒートシンク
１８ 伝熱シート
２１ 締結用ボス
２２ ボス孔
２３ ボス孔
２５ 引張力
２６ 間隔
２７ 間隔
３１ 保護フィルム

Claims (2)

1. ＬＥＤが実装された基板と、
   該基板の表面側に配設されて、前記ＬＥＤの光を反射可能なリフレクターと、
   前記基板の裏面側に配設されて、前記ＬＥＤの熱を放熱可能なヒートシンクと、
   該ヒートシンクと前記基板との間に介在された伝熱シートとを備えていると共に、
   前記リフレクターと前記ヒートシンクとが、間に前記基板および伝熱シートを圧接挟持した状態で締結固定されているＬＥＤ灯具において、
   前記リフレクターまたは前記ヒートシンクに、少なくとも２つの締結用ボスが突設され、
   前記基板および伝熱シートに、前記少なくとも２つの締結用ボスへ通すための少なくとも２つのボス孔が設けられ、
   前記伝熱シートの少なくとも２つのボス孔が、伝熱シートに引張力を付与した状態にて通されるように、前記少なくとも２つの締結用ボスの間隔よりも、短い間隔で設けられたことを特徴とするＬＥＤ灯具。
2. 請求項１に記載のＬＥＤ灯具において、
   前記伝熱シートには、表面に予め保護フィルムが貼付けられており、
   前記伝熱シートの少なくとも２つのボス孔の間隔は、伝熱シートから保護フィルムを剥がす際に、伝熱シートが基板から剥がれなくなる分だけ、少なくとも２つの締結用ボスの間隔よりも、短く設定されていることを特徴とするＬＥＤ灯具。