JPWO2020158603A1 - Head-up display - Google Patents
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Abstract
ヒートシンクの放熱性を向上させることができるヘッドアップディスプレイを提供する。LED31と、LED31に接続する配線37と、が実装された回路基板33と、回路基板33が配置された一方の面41aおよび一方の面の逆面である他方の面41bを有する土台41と、他方の面41bから突出した複数の第一放熱フィン44と、他方の面41bから突出した各第一放熱フィン44と交差し交点48を形成する複数の第二放熱フィン45と、を有し、高熱伝導性樹脂材料によって形成されるヒートシンク35と、を備える。交点48は、土台41を介して、配線37と重なり合う位置に形成される。Provided is a head-up display capable of improving heat dissipation of a heat sink. A circuit board 33 on which the LED 31 and the wiring 37 connected to the LED 31 are mounted, a base 41 having one surface 41a on which the circuit board 33 is arranged and the other surface 41b which is the opposite surface of the one surface, and a base 41. It has a plurality of first heat radiating fins 44 protruding from the other surface 41b, and a plurality of second heat radiating fins 45 intersecting with each first heat radiating fin 44 protruding from the other surface 41b to form an intersection 48. It comprises a heat sink 35 formed of a high thermal conductive resin material. The intersection 48 is formed at a position where it overlaps with the wiring 37 via the base 41.
Description
本開示は、表示装置の透過照明に用いられる照明装置を備えたヘッドアップディスプレイに関する。 The present disclosure relates to a head-up display provided with a lighting device used for transmission lighting of a display device.
ヘッドアップディスプレイにおいて、表示装置の透過照明に用いられる照明装置に関する従来技術として、例えば特許文献1に開示される技術がある。特許文献1の照明装置は、高熱伝導性樹脂によって構成された、複数の放熱部を有するヒートシンクを有する。また、照明装置は、ヒートシンクに重ねられた、複数の光源を実装する回路基板を有する。放熱部の少なくとも一部は、複数の放熱部の先端側から見て複数の光源に対し重なる位置に配置される。 In a head-up display, as a conventional technique relating to a lighting device used for transmission lighting of a display device, for example, there is a technique disclosed in Patent Document 1. The lighting device of Patent Document 1 has a heat sink having a plurality of heat radiating portions, which is made of a high thermal conductive resin. Further, the lighting device has a circuit board on which a plurality of light sources are mounted, which are superposed on the heat sink. At least a part of the heat radiating portion is arranged at a position overlapping with respect to the plurality of light sources when viewed from the tip side of the plurality of heat radiating portions.
特許文献1の照明装置は、光源から放散された熱を、光源に近い放熱部から効率良く放散することを目的とするものであった。しかし、今日の光源の高輝度化の中で、より放熱効率を高めることが求められている。 The lighting device of Patent Document 1 is intended to efficiently dissipate heat dissipated from a light source from a heat radiating portion close to the light source. However, with the increasing brightness of today's light sources, it is required to further improve heat dissipation efficiency.
本開示はこのような事情を考慮してなされたもので、ヒートシンクの放熱性を向上させることができるヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a head-up display capable of improving the heat dissipation of a heat sink.
本開示のヘッドアップディスプレイは、上述した課題を解決するために、LEDと、前記LEDに接続する配線と、が実装された回路基板と、前記回路基板が配置された一方の面および前記一方の面の逆面である他方の面を有する土台と、前記他方の面から突出した複数の第一放熱フィンと、前記他方の面から突出した各前記第一放熱フィンと交差し交点を形成する複数の第二放熱フィンと、を有し、高熱伝導性樹脂材料によって形成されるヒートシンクと、を備え、前記交点は、前記土台を介して、前記配線と重なり合う位置に形成される。 In the head-up display of the present disclosure, in order to solve the above-mentioned problems, a circuit board on which an LED and wiring connected to the LED are mounted, one surface on which the circuit board is arranged, and one of the circuit boards are mounted. A plurality of bases having the other surface, which is the opposite surface of the surface, a plurality of first heat radiating fins protruding from the other surface, and a plurality of intersecting points of the first heat radiating fins protruding from the other surface. The second heat dissipation fins of the above are provided, and a heat sink formed of a high thermal conductive resin material is provided, and the intersection is formed at a position overlapping with the wiring via the base.
本開示のヘッドアップディスプレイにおいては、ヒートシンクの放熱性を向上させることができる。 In the head-up display of the present disclosure, the heat dissipation of the heat sink can be improved.
本開示の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。 The embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本開示の実施形態によるヘッドアップディスプレイ20を搭載した車両10の説明図である。
図2は、図1に示されるヘッドアップディスプレイ20の断面図である。
図3は、図2に示される照明装置23の分解斜視図である。
なお、図中、Upは上、Dnは下を示す。FIG. 1 is an explanatory diagram of a
FIG. 2 is a cross-sectional view of the head-up
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
In the figure, Up indicates the upper part and Dn indicates the lower part.
図1に示されるように、乗用車などの車両10は、車室11の前部にダッシュボード12を備える。このダッシュボード12は、上部にヘッドアップディスプレイ20を内蔵する。このヘッドアップディスプレイ20から投射された表示光Ldは、車両10のウィンドシールド13に画像として表示される。運転者は、車両10の前方の背景と共に、虚像Viを視認することができる。
As shown in FIG. 1, a
図2に示されるように、ヘッドアップディスプレイ20は、表示光Ldを投射する表示装置21(投射器21)と、投射された表示光Ldを反射させる反射器22と、表示装置21の透過照明に用いられる照明装置23と、を有する。表示装置21、反射器22、および照明装置23は、収納ボックス24に収納される。図2に示されるように、この収納ボックス24は、表示装置21から投射された表示光Ldを外部へ透過可能な透過部25を備える。
As shown in FIG. 2, the head-up
表示装置21は、走行情報などの各種の情報を表示するものであって、例えば液晶表示装置によって構成される。この液晶表示装置は、表示媒体(表示素子)として例えばTFT型の液晶パネルを採用する。この液晶表示装置は、液晶パネルの他に、液晶パネルの表示制御を行うための制御部が実装された回路基板、液晶パネルと当該回路基板とを電気的に接続するためのフレキシブル配線板などを有する(図示省略)。
The
反射器22は、表示装置21から投射された表示光Ldを拡大してウィンドシールド13(図1参照)に向けて反射させる凹面鏡からなる。
The
図2および図3に示されるように、照明装置23は、表示装置21の透過照明に用いられる複数の光源31と、この複数の光源31が発した光の照度分布を均一化するレンズアレイ32と、複数の光源31が実装面33aに実装された回路基板33と、この回路基板33の背面33b(実装面33aとは反対側の面)に熱伝導シート34を介して重ねられたヒートシンク35と、を含む。複数の光源31、レンズアレイ32、回路基板33、および熱伝導シート34は、ケース36に収納される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示されるように、ケース36は、土台41に複数のネジ部材51(例えばビス51)によって取り付け可能である。土台41には、複数のネジ部材51を結合するための複数のインサートナット52が埋設される。複数のインサートナット52は、金属材料からなり、土台41に一体に埋設される。
As shown in FIG. 3, the
図3に示されるように、複数の光源31は、例えば表面実装型のLED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)によって構成される。ここで、図4は、光源31の実装面33aから見た回路基板33の構成図である。
As shown in FIG. 3, the plurality of
複数の光源31(図4においては上下方向に2個ずつ、左右方向(上下方向に直交する方向)に3個ずつ)は、回路基板33の実装面33aに所定のピッチで配列される。各光源31は、実装面33aにハンダによって実装される、一対のアノード端子36a(アノード電極側の端子)と、カソード端子36b(カソード電極側の端子)と、を有する。複数の光源31は、上下方向に隣接する一の光源31(例えば光源31a)のアノード端子36aと他の光源31(例えば光源31b)のカソード端子36bとが配線(銅箔配線パターン)37により直列接続されて、回路基板33上に実装される。なお、図4においては、説明のため、配線37はハッチングで示されている。配線37の一端は、回路基板33に実装されたアノード電極38aに接続される。配線37の他端は、回路基板33に実装されたカソード電極38bに接続される。これにより、光源31は、配線37により数珠つなぎに直列接続される。
The plurality of light sources 31 (two in the vertical direction and three in the horizontal direction (direction orthogonal to the vertical direction) in FIG. 4) are arranged on the
回路基板33は、熱伝導性が優れた金属板材(例えばアルミニウム合金)上に、絶縁層(例えばガラスエポキシ基板)を形成し、この絶縁層の実装面33a(前面)に光源31および配線37を形成した金属ベース回路基板によって構成される。回路基板33の実装面33aは、レンズアレイ32の入射面に対向する。背面33bである金属板材が露出する面は、ヒートシンク35に対向する。
The
また、配線37は、図4に示すように表面積ができるだけ広くなるように実装面33aの面方向に広がって略矩形状などに延びる放熱パターンとして形成されている。この放熱パターンは、少なくとも光源31よりも幅が広く(左右方向に長く)、且つ、光源31同士の配線長が短くなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
熱伝導シート34は、柔軟で密着性に優れた良熱伝導性のシリコーンやアクリル、ポリオレフィンなどの樹脂製のシートであり、回路基板33の熱をヒートシンク35へ効率よく伝達する。また、熱伝導シート34は、樹脂製の基材にセラミックフィラーなどの金属フィラーを配合することで熱伝導性を高めたものでもよい。
The heat
図2および図3に示されるように、ヒートシンク35は、高熱伝導性樹脂材料によって形成された成型品である。本開示では、高熱伝導性樹脂は、ナイロンなどの樹脂にセラミックフィラーなどの高熱伝導性フィラーを配合したものであり、熱伝導率(熱伝導係数)が少なくとも1.0W/(m・K)以上の混合樹脂と定義する。高熱伝導性フィラーは、例えば、セラミックスの一種である酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの絶縁性を持つフィラーが好ましい。しかし、放熱性を高めたいならば、高熱伝導性フィラーとして、アルミニウム、銅、黒鉛などの電気絶縁性を持たないフィラーを選択してもよい。各構成における熱伝導率の一例を示すと、ナイロン樹脂は単体で0.22〜0.43W/(m・K)の熱伝導率である。これに対し、ナイロン樹脂に電気絶縁性を持つセラミックスフィラーを混合した高熱伝導性樹脂の熱伝導率は約5W/(m・K)である。また、ナイロン樹脂に電気絶縁性を持たないフィラーを混合した高熱伝導性樹脂の熱伝導率は約50W/(m・K)であり、高熱伝導性樹脂は通常の樹脂に比べ熱伝導性が高くなる。この高熱伝導性樹脂材料によって形成されたヒートシンク35は、熱伝導シート34に重ねられた土台41と、この土台41から熱伝導シート34とは反対側へ延びた複数の放熱部42とを含む。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図5は、ヒートシンク35を放熱部42側から見た構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of the
ヒートシンク35の全体形状は、放熱部42側から見て略矩形状である。
The overall shape of the
土台41は、回路基板33の背面33bに対向する一方の面としての基板側面41aと、基板側面41aの逆面である他方の面としての放熱部側面41bと、を有する(図2)。基板側面41aは、熱伝導シート34(回路基板33)を支持する面である。放熱部側面41bは、放熱部42が形成される側の面である。基板側面41aおよび放熱部側面41bは、平坦な平板状であり、照明装置23の使用状態において、土台41の面方向は略縦向き(略上下方向)に設定される。
The
放熱部42は、角筒状の枠部43によって囲まれる。この枠部43は、土台41の放熱部側面41bの縁から放熱部42の突出方向に沿って延びており、放熱部42と共に土台41に一体成形される。放熱部42は、放熱部側面41bから突出する複数の第一放熱フィン44と、複数の第二放熱フィン45と、を有する。
The
複数の第一放熱フィン44は、放熱部側面41bに沿って一方へ延びる。具体的には、第一放熱フィン44は、上下方向に対して若干の傾きを有して延びる。複数の第二放熱フィン45は、放熱部側面41bに沿いつつ複数の第一放熱フィン44に対して交差する方向へ延びる。具体的には、第二放熱フィン45は、左右方向に対して若干の傾きを有して、第一放熱フィン44と格子状に直交するように延びる。第一放熱フィン44および第二放熱フィン45は、複数の交点48を形成する。
The plurality of first
第一放熱フィン44の先端44aは、枠部43の先端面43aを越えて延びる(図2)。これに対し、第二放熱フィン45の先端45aは、第一放熱フィン44の先端44aよりも短く、放熱部側面41b側に位置する。一般に、横板状の(略左右方向に延びる)放熱フィンは、複数の放熱部42から放散された輻射熱の上昇気流を抑制する傾向にある。これに対し、本実施形態では、略左右方向へ延びる第二放熱フィン45の長さを、短く抑えるようにした。このため、複数の放熱部42から放散された熱気を、この付近で籠もらせることなく、効率よく放散できる。
The
放熱部42は、更に複数の第三放熱フィン46を有する。第三放熱フィン46は、第一放熱フィン44よりも小さく、第二放熱フィン45よりも大きくなるよう、各第一放熱フィン44の間の放熱部側面41bから突出する。第三放熱フィン46が第一放熱フィン44よりも短い長さを有することにより、成型時において、金型からヒートシンク35を抜く際にフィンが割れて破損することを低減することができる。
The
第三放熱フィン46は、第一放熱フィン44と略平行に放熱部側面41bに沿いつつ、複数の第二放熱フィン45に対して交差する方向へ延びる。第三放熱フィン46および第二放熱フィン45は、複数の交点49を形成する。ヒートシンク35は、交点49を有することにより、表面積を増やし、輻射伝熱を増加させることができる。第三放熱フィン46は、第一放熱フィン44と異なり、略上下方向に連続的に延びた縦板ではなく、第二放熱フィン45と交差する位置に断続的に設けられた縦板である。これにより、放熱部42は、表面積を増やすことができ、放熱性を高めることができる。
The third
ここで、光源31に接続される配線37を実装面33aの面方向に広がって延びる放熱パターンとして形成した場合、光源31が発した熱が効率よく配線37に伝わるため、光源31の直下よりも、光源31に接続される配線37の方が高温となることが、わかった。そのため、光源31の直下よりも、光源31に接続される配線37を冷却することが、光源31の保護に効果的であることが、わかった。特に、光源31として用いられる表面実装型発光ダイオードは、LEDチップが設けられるカソード端子側リードフレームと、アノード側リードフレームと、をボンディングワイヤで電気的に接続する構造となっており、カソード端子36bに接続される側の配線37の方に熱が伝わりやすく高温となるため、カソード端子36bに接続される側の配線37を優先して冷却することが、光源31の保護に効果的であることが、わかった。そこで、本実施形態における照明装置23は、放熱性を向上させるよう、ヒートシンク35を構成した。以下、具体的に説明する。
Here, when the
ここで、図6は、回路基板33と第一放熱フィン44および第二放熱フィン45との関係を示す説明図である。図6においては、土台41を介して回路基板33に対向する第一放熱フィン44および第二放熱フィン45が点線で示されている。図6に示されるように、上述した第一放熱フィン44と第二放熱フィン45との各交点48は、土台41を介して、配線37と重なり合う位置に少なくとも形成される。これにより、発熱の大きい配線37は、表面積が大きく輻射伝熱による放熱性の高い交点48と熱的に接続される(近接する)ことになり、照明装置23の発熱効率を向上させることができる。特に、ヒートシンク35を高熱伝導性樹脂製とする場合においては、発熱箇所に近い部分の表面積を大きくして輻射伝熱量を増加させることが、熱容量を大きくすることに比べ放熱の観点で有利である。
Here, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the
なお、図6の例においては、上下方向および左右方向(第一方向および第一方向に直交する第二方向)に配列された複数の光源31のアノード端子36aおよびカソード端子36bが光源31から延びる方向が上下方向である場合、配線37は、各端子36a、36bを上下方向に接続する略矩形の領域を複数有している。また、例えば、上下方向において下端に位置する光源31cのアノード端子36aは、右方向に隣接し上端に位置する光源31dのカソード端子36bである。この場合、光源31cのアノード端子36aと光源31dのカソード端子36bとを接続する配線37は、矩形領域37aと矩形領域37bとを繋ぐ、上下方向に延びた直線的な接続領域37cとで接続された形状を有する。このような場合、「カソード端子36bと接続される配線37」は、矩形領域37bを指す。
In the example of FIG. 6, the
また、交点48は、各配線37の略中央(例えば矩形の略中央位置)に形成されるのが好ましい。これにより、各配線37上の全範囲において、均一に冷却でき、より放熱性を高めることができる。
Further, the
更に、交点48は、配線37の一の矩形領域にアノード端子36aとカソード端子36bが上下方向に位置する場合(例えば図6の矩形領域37d)には、より発熱が大きいカソード端子36b寄りに形成されていてもよい。
Further, the
以上のような本実施形態における照明装置23およびヘッドアップディスプレイ20は、光源31の発熱箇所に応じてヒートシンク35を好適に設計したため、ヒートシンク35の放熱性を向上させることができる。
In the
本開示ではいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments have been described in the present disclosure, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、本開示のヘッドアップディスプレイは、車両10に搭載される場合を例に説明したが、その他の乗り物にも適用可能であり、これらの形式のものに限られるものではない。
For example, the head-up display of the present disclosure has been described as an example when it is mounted on a
また、ヒートシンク35は、回路基板33の背面33bに、熱伝導シート34を介することなく重ねられた構成であってもよい。
Further, the
更に、光源31は、表面実装型のLED以外にも、砲弾型(リードフレーム型)LEDであってもよい。また、光源31は、白熱電球、EL(Electro-Luminescence)パネルなどの面状光源、フィラメントバルブなどの点状光源、蛍光表示管などの線状光源であってもよく、また、これらを組み合わせてもよい。
Further, the
10 車両
11 車室
12 ダッシュボード
13 ウィンドシールド
20 ヘッドアップディスプレイ
21 表示装置(投射器)
22 反射器
23 照明装置
24 収納ボックス
25 透過部
31、31a、31b 光源(LED)
32 レンズアレイ
33 回路基板
33a 実装面
33b 背面
34 熱伝導シート
35 ヒートシンク
36 ケース
36a アノード端子
36b カソード端子
37 配線
38a アノード電極
38b カソード電極
41 土台
41a 基板側面
41b 放熱部側面
42 放熱部
43 枠部
43a 先端面
44 第一放熱フィン
44a 先端
45 第二放熱フィン
45a 先端
46 第三放熱フィン
48、49 交点
51 ネジ部材
52 インサートナット
Ld 表示光
Vi 虚像10
22
32
Claims (4)
前記回路基板が配置された一方の面および前記一方の面の逆面である他方の面を有する土台と、前記他方の面から突出した複数の第一放熱フィンと、前記他方の面から突出した各前記第一放熱フィンと交差し交点を形成する複数の第二放熱フィンと、を有し、高熱伝導性樹脂材料によって形成されるヒートシンクと、を備え、
前記交点は、前記土台を介して、前記配線と重なり合う位置に形成される、ヘッドアップディスプレイ。A circuit board on which an LED and wiring connected to the LED are mounted,
A base having one surface on which the circuit board is arranged and the other surface which is the opposite surface of the one surface, a plurality of first heat radiation fins protruding from the other surface, and projecting from the other surface. It comprises a plurality of second radiating fins that intersect and form intersections with each of the first radiating fins, and a heat sink formed of a high thermal conductive resin material.
The head-up display is formed at a position where the intersection overlaps with the wiring via the base.
前記交点と重なり合う位置にある前記配線は、前記LEDのカソード端子と接続する、請求項2記載のヘッドアップディスプレイ。The LED is a surface mount type LED and is
The head-up display according to claim 2, wherein the wiring located at a position overlapping the intersection is connected to the cathode terminal of the LED.
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