JP6819932B2 - 車両用照明装置および車両用灯具 - Google Patents
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Description
一般的には、発光部はソケットの一方の端部に接着される。あるいは、発光部は熱伝導グリスを介してソケットの一方の端部に設けられる。
発光部をソケットの一方の端部に接着する際には、ソケットの一方の端部に接着剤を塗布し、接着剤が塗布されたソケットの一方の端部に発光部を押し当てるようにする。発光部をソケットの一方の端部に熱伝導グリスを介して設ける際には、ソケットの一方の端部に熱伝導グリスを塗布し、熱伝導グリスが塗布されたソケットの一方の端部に発光部を押し当てるようにする。接着剤または熱伝導グリスは流動性を有するので、発光部を押し当てることで発光部のソケット側の面に接着剤または熱伝導グリスを行き渡らせることができる。
そのため、熱伝導グリスを塗布する領域を囲む溝を設ける技術が提案されている。熱伝導グリスを塗布する領域を囲む溝を設ければ、熱伝導グリスが溝により囲まれた領域の外側に流出するのを抑制することができる。
そこで、接着剤または熱伝導グリスの意図しないはみ出しを抑制することができる技術の開発が望まれていた。
前記第1の溝は、前記底面の中心から見て、第1の方向と、前記第1の方向と反対の第2の方向と、前記第1の方向と前記第2の方向とに交差する第3の方向と、に設けられ、
前記第3の方向と反対の第4の方向には設けられておらず、
平面視において、前記スリットと前記第1の溝との間に前記底面に開口する第2の凹部が設けられている。
本実施の形態に係る車両用照明装置1は、例えば、自動車や鉄道車両などに設けることができる。自動車に設けられる車両用照明装置1としては、例えば、フロントコンビネーションライト(例えば、デイタイムランニングランプ(DRL:Daytime Running Lamp)、ポジションランプ、ターンシグナルランプなどが適宜組み合わされたもの)や、リアコンビネーションライト(例えば、ストップランプ、テールランプ、ターンシグナルランプ、バックランプ、フォグランプなどが適宜組み合わされたもの)などに用いられるものを例示することができる。ただし、車両用照明装置1の用途は、これらに限定されるわけではない。
図2は、車両用照明装置1の模式分解図である。
図3は、図1における車両用照明装置1のA−A線断面図である。
図4は、図1における車両用照明装置1をB方向から見た図である。
図1〜図4に示すように、車両用照明装置1には、ソケット10、発光部20、および給電部30が設けられている。
装着部11は、フランジ13の、放熱フィン14が設けられる側とは反対側の面に設けられている。装着部11の外形形状は、柱状とすることができる。装着部11の外形形状は、例えば、円柱状である。装着部11は、フランジ13側とは反対側の端面に開口する凹部11aを有する。
また、複数のスリット11dを設けるようにすれば、基板21の平面形状を大きくすることができる。そのため、基板21上に実装する素子の数を増加させることができる。あるいは、装着部11の外形寸法を小さくすることができるので、装着部11の小型化、ひいては車両用照明装置1の小型化を図ることができる。
孔10bには、シール部材105aを有するコネクタ105が挿入される。そのため、孔10bの断面形状は、シール部材105aを有するコネクタ105の断面形状に適合したものとなっている。
そのため、発光部20において発生した熱を外部に伝えることを考慮して、ソケット10は高い熱伝導率を有する材料から形成することが好ましい。高い熱伝導率を有する材料は、例えば、アルミニウムなどの金属や、高熱伝導性樹脂などとすることができる。この場合、ソケット10は、金属から形成された部分と高熱伝導性樹脂から形成された部分を接合したものとすることもできる。
高熱伝導性樹脂は、例えば、PET(Polyethylene terephthalate)やナイロン等の樹脂に、熱伝導率の高い酸化アルミニウムや炭素などからなるフィラーを混合させたものである。また、高熱伝導性樹脂を用いてソケット10を形成すれば、発光部20において発生した熱を効率よく放熱することができ、且つ、軽量化を図ることができる。
図3に示すように、基板21は、接着剤が硬化することで形成された層10d(第1の層の一例に相当する)を介して凹部11aの底面11a1に設けられている。また、基板21は、熱伝導グリスから形成された層10d(第1の層の一例に相当する)を介して凹部11aの底面11a1に設けることもできる。すなわち、層10dは、基板21と、ソケット10の一方の端面に開口する凹部11aの底面11a1との間に設けられている。層10dは、接着剤または熱伝導グリスから形成されている。また、図2および図3に示すように、凹部11aの底面11a1には溝11b(第1の溝の一例に相当する)が設けられている。なお、層10dおよび溝11bに関する詳細は後述する。
基板21の材料や構造には特に限定はない。例えば、基板21は、セラミックス(例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなど)などの無機材料、紙フェノールやガラスエポキシなどの有機材料などから形成することができる。また、基板21は、金属板の表面を絶縁性材料で被覆したものであってもよい。なお、金属板の表面を絶縁性材料で被覆する場合には、絶縁性材料は、有機材料からなるものであってもよいし、無機材料からなるものであってもよい。
また、基板21は、単層であってもよいし、多層であってもよい。
なお、発光素子22は、表面実装型の発光素子やリード線を有する砲弾型の発光素子とすることもできる。
抵抗23は、例えば、表面実装型の抵抗器、リード線を有する抵抗器(酸化金属皮膜抵抗器)、スクリーン印刷法などを用いて形成された膜状の抵抗器などとすることができる。なお、図1、図2、および図4に例示をした抵抗23は、膜状の抵抗器である。
膜状の抵抗器の材料は、例えば、酸化ルテニウム(RuO2)とすることができる。膜状の抵抗器は、例えば、スクリーン印刷法および焼成法を用いて形成することができる。抵抗23が膜状の抵抗器であれば、抵抗23と基板21との接触面積を大きくすることができるので、放熱性を向上させることができる。また、複数の抵抗23を一度に形成することができる。そのため、生産性を向上させることができ、また、複数の抵抗23における抵抗値のばらつきを抑制することができる。
抵抗23が膜状の抵抗器の場合には、抵抗23の一部を除去すれば、抵抗値を増加させることができる。例えば、抵抗23にレーザ光を照射すれば抵抗23の一部を容易に除去することができる。抵抗23の数、大きさ、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、発光素子22の数や仕様などに応じて適宜変更することができる。
制御素子24は、例えば、ダイオードとすることができる。制御素子24は、例えば、表面実装型のダイオードや、リード線を有するダイオードなどとすることができる。図1、図2、および図4に例示をした制御素子24は、表面実装型のダイオードである。
枠部25は、基板21の、凹部11aの底面11a1側とは反対側の面に設けられている。枠部25は、例えば、環状形状を有し、内側に複数の発光素子22が配置されるようになっている。すなわち、枠部25は、複数の発光素子22を囲んでいる。
枠部25は、樹脂から形成されている。樹脂は、例えば、PBT(polybutylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、PET、ナイロン(Nylon)、PP(polypropylene)、PE(polyethylene)、PS(polystyrene)などの熱可塑性樹脂とすることができる。
給電端子31は、棒状体とすることができる。給電端子31は、複数設けられている。複数の給電端子31は、所定の方向に並べて設けることができる。複数の給電端子31は、絶縁部32の内部に設けられている。複数の給電端子31は、絶縁部32の内部を延び、絶縁部32の発光部20側の端面32a、および絶縁部32の放熱フィン14側の端面32bから突出している。複数の給電端子31の発光部20側の端部は、基板21に設けられた配線パターン21aと電気的および機械的に接続されている。すなわち、給電端子31の一方の端部は、配線パターン21aと半田付けされている。複数の給電端子31の放熱フィン14側の端部は、孔10bの内部に露出している。孔10bの内部に露出する複数の給電端子31には、コネクタ105が嵌め合わされる。給電端子31は、導電性を有する。給電端子31は、例えば、銅合金などの金属から形成することができる。なお、給電端子31の数、形状、材料などは例示をしたものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
ミクロンオーダで見た場合、基板21と凹部11aの底面11a1とを完全に密着させるのは困難である。そのため、発光部20を凹部11aの底面11a1に直接設けるようにすると、基板21と凹部11aの底面11a1との間に部分的な隙間(空気の層)が生じることになる。空気は断熱性が高いため、部分的な隙間が生じると熱伝導性が低下することになる。層10dは、接着剤が硬化することで形成された層、または、熱伝導グリスから形成された層であるため隙間を埋めることができる。そのため、層10dを設けるようにすれば、熱伝導性を向上させることができる。
また、層10dが、接着剤が硬化することで形成された層である場合には、発光部20(基板21)を凹部11aの底面11a1に固定することができる。
層10dが、熱伝導グリスから形成された層である場合には、発光部20(基板21)を保持する図示しない保持部を凹部11aの底面11a1に設けるようにすればよい。
熱伝導グリスの種類には特に限定はないが、例えば、変性シリコーンに、熱伝導率の高い材料(例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス)からなるフィラーが混合された熱伝導グリスとすることができる。熱伝導グリスの熱伝導率は、例えば、0.5W/(m・K)以上、10W/(m・K)以下とすることができる。
ソケット10(装着部11)の熱伝導率と比べると、接着剤または熱伝導グリスから形成された層10dの熱伝導率は低くなる。そのため、層10dの厚み寸法は、小さくなるようにすることが好ましい。ただし、層10dの厚み寸法を余り小さくしすぎると、層10dが形成されない領域が生じ、接着強度が低下したり、放熱性が低下したりするおそれがある。そのため、層10dの厚み寸法は、例えば、0.005mm以上、0.05mm以下とすることが好ましい。
図5は、溝11bの平面形状を例示するための模式図である。
底面11a1の中心11a1aから見て、矢印X2(第2の方向の一例に相当する)は、矢印X1(第1の方向の一例に相当する)と反対の方向を表している。矢印Y1(第3の方向の一例に相当する)は、矢印X1と矢印X2とに交差する方向を表している。矢印Y2(第4の方向の一例に相当する)は、矢印Y1と反対の方向を表している。また、底面11a1の中心11a1aから見て、矢印Y2は、凹部10cが設けられる方向を表している。
また、底面11a1の中心11a1aから見て、矢印Y2の方向には溝11bを設けないようにすることができる。底面11a1の中心11a1aから見て、矢印Y2の方向には凹部10cを設けることができる。
ここで、基板21の底面11a1側の面のなるべく広い領域に接着剤または熱伝導グリスを付着させるためには、塗布する接着剤または熱伝導グリスの量を多めにすることが好ましい。ところが、塗布する接着剤または熱伝導グリスの量を多めにすると、接着剤または熱伝導グリスが溝11bを乗り越えて基板21の外方にはみ出しやすくなる。接着剤または熱伝導グリスが基板21の外方にはみ出しやすくなると、接着剤または熱伝導グリスが基板21の底面11a1側とは反対側の面に付着するおそれがある。
また、塗布する接着剤または熱伝導グリスの量を多めにすることができるので、発光部20(基板21)の接着強度を向上させたり、放熱性を向上させたりすることができる。
溝11bの断面形状には特に限定がなく、例えば、四角形としたり、三角形としたり、半円としたりすることができる。
本発明者らの得た知見によれば、溝11bの幅寸法は、0.5mm以上、5mm以下とすることが好ましい。溝11bの深さは、0.5mm以上、10mm以下とすることが好ましい。
この場合、図5に例示をしたように、平面視において、スリット11dと溝11bとの間に、底面11a1に開口する凹部11e(第2の凹部の一例に相当する)を設けるようにすれば、溝11bの外方に流出した接着剤または熱伝導グリスが装着部11の外部に流出するのを抑制することができる。 凹部11eは、スリット11dと接続されていない。凹部11eは、図5に示すように溝11bと接続することもできるし、後述する図6に示すように溝11bと接続しないようにすることもできる。凹部11eの深さは、溝11bの深さよりも深くすることができる。凹部11eの平面形状には特に限定がなく、スリット11dと溝11bとの位置関係などに応じて適宜変更することができる。
平面視における溝11bの輪郭は、図5に例示をしたように直線からなるものとすることもできるし、図6に例示をしたように曲線からなるものとすることもできるし、図は省略するが直線と曲線を組み合わせたものとすることもできる。
また、平面視における溝11bの輪郭は、円や多角形などの輪郭の一部を複数連結したものであってもよい。
前述したように、ソケット10(装着部11)の熱伝導率と比べると、接着剤または熱伝導グリスから形成された層10dの熱伝導率は低くなる。そのため、放熱性を考慮すると、層10dの厚みは薄くすることが好ましい。しかしながら、溝11bが形成されている部分においては層10dの厚みを薄くすることが困難となる。そのため、溝11bが、通電により発熱する発熱素子27(例えば、発光素子22、抵抗23、および制御素子24など)の下方に設けられていると、発光部20の温度上昇を抑制する効果が低下するおそれがある。
そのため、図7に示すように、平面視において溝11bと発熱素子27とが重ならないようにすることが好ましい。この場合、発光素子22は発熱量が多いが、底面11a1の中心11a1の近傍に設けられる。そのため、平面視において溝11bと発光素子22とが重なる場合は少ない。一方、次に発熱量の多い抵抗23は、底面11a1の周縁側に設けられる。そのため、平面視において、抵抗23と溝11bとが重ならないようにすることが好ましい。この様にすれば、発光部20の温度上昇を抑制する効果を向上させることができる。
図8は、放熱板28を例示するための模式図である。
放熱板28は、板状を呈し、熱伝導率の高い材料から形成することができる。放熱板28は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属から形成することができる。放熱板28を設ければ、発光部20において発生した熱が、ソケット10に伝わりやすくなる。
基板21と放熱板28との間に接着剤または熱伝導グリスから形成された層10dを設けない場合には、溝11b1を設ける必要はない。
また、平面視において、スリット11dと溝11b1との間に底面11a1に開口する凹部11e(第3の凹部の一例に相当する)を設けることができる。
また、底面11a1の中心11a1aから見て、矢印Y2の方向には、底面11a1に開口する凹部10c(第4の凹部の一例に相当する)を設けることができる。
次に、車両用灯具100について例示する。
なお、以下においては、一例として、車両用灯具100が自動車に設けられるフロントコンビネーションライトである場合を説明する。ただし、車両用灯具100は、自動車に設けられるフロントコンビネーションライトに限定されるわけではない。車両用灯具100は、自動車や鉄道車両などに設けられる車両用灯具であればよい。
図9に示すように、車両用灯具100には、車両用照明装置1、筐体101、カバー102、光学要素部103、シール部材104、およびコネクタ105が設けられている。
Claims (10)
- 発光素子が設けられた基板と;
前記基板と、ソケットの一方の端面に開口する第1の凹部の底面との間に設けられ、接着剤または熱伝導グリスから形成された第1の層と;
前記底面に設けられた第1の溝と;
前記ソケットの外側面と、前記第1の凹部の内壁面との間を貫通するスリットと;
を具備し、
前記第1の溝は、前記底面の中心から見て、第1の方向と、前記第1の方向と反対の第2の方向と、前記第1の方向と前記第2の方向とに交差する第3の方向と、に設けられ、
前記第3の方向と反対の第4の方向には設けられておらず、
平面視において、前記スリットと前記第1の溝との間に前記底面に開口する第2の凹部が設けられている車両用照明装置。 - 前記基板と、前記第1の層との間に設けられた放熱板をさらに具備した請求項1記載の車両用照明装置。
- 前記底面の中心から見て、前記第4の方向に設けられ、前記第1の溝よりも浅い第2の溝をさらに具備した請求項1または2に記載の車両用照明装置。
- 前記基板には、抵抗がさらに設けられ、
平面視において、前記抵抗と、前記第1の溝とは重なっていない請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用照明装置。 - 発光素子が設けられた基板と;
前記基板と、ソケットの一方の端面に開口する第1の凹部の底面との間に設けられた放熱板と;
前記基板と、前記放熱板との間に設けられ、接着剤または熱伝導グリスから形成された第2の層と;
前記放熱板の前記基板側の面に設けられた第3の溝と;
を具備し、
前記第3の溝は、前記底面の中心から見て、第1の方向と、前記第1の方向と反対の第2の方向と、前記第1の方向と前記第2の方向とに交差する第3の方向と、に設けられ、
前記第3の方向と反対の第4の方向には設けられていない車両用照明装置。 - 前記放熱板と、前記底面との間に設けられ、接着剤または熱伝導グリスから形成された第3の層をさらに具備し、
前記第3の溝は、前記放熱板の前記底面側の面、および前記底面の少なくともいずれかにさらに設けられている請求項5記載の車両用照明装置。 - 前記底面の中心から見て、前記第4の方向に設けられ、前記第3の溝よりも浅い第4の溝をさらに具備した請求項5または6に記載の車両用照明装置。
- 前記ソケットの外側面と、第1の凹部の内壁面との間を貫通するスリットをさらに具備し、
平面視において、前記スリットと前記第3の溝との間に前記底面に開口する第3の凹部が設けられている請求項5〜7のいずれか1つに記載の車両用照明装置。 - 前記底面の中心から見て、前記第4の方向には、前記底面に開口する第4の凹部が設けられている請求項1〜8のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載の車両用照明装置と;
前記車両用照明装置が取り付けられる筐体と;
を具備した車両用灯具。
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