JP6619641B2 - 光源ユニット、及び、それを用いた灯具 - Google Patents

光源ユニット、及び、それを用いた灯具 Download PDF

Info

Publication number
JP6619641B2
JP6619641B2 JP2015243105A JP2015243105A JP6619641B2 JP 6619641 B2 JP6619641 B2 JP 6619641B2 JP 2015243105 A JP2015243105 A JP 2015243105A JP 2015243105 A JP2015243105 A JP 2015243105A JP 6619641 B2 JP6619641 B2 JP 6619641B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
light source
source unit
lamp
pin terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015243105A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017111862A (ja
Inventor
隆之 八木
隆之 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2015243105A priority Critical patent/JP6619641B2/ja
Priority to CN201611141188.7A priority patent/CN106870965B/zh
Priority to US15/376,981 priority patent/US10208942B2/en
Priority to FR1662368A priority patent/FR3045136A1/fr
Priority to DE102016124193.8A priority patent/DE102016124193A1/de
Publication of JP2017111862A publication Critical patent/JP2017111862A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6619641B2 publication Critical patent/JP6619641B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/19—Attachment of light sources or lamp holders
    • F21S41/192—Details of lamp holders, terminals or connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/12—Combinations of only three kinds of elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F21S41/27—Thick lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/331—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector consisting of complete annular areas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/42—Forced cooling
    • F21S45/43—Forced cooling using gas
    • F21S45/435—Forced cooling using gas circulating the gas within a closed system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/49—Attachment of the cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/502—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/503—Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/60—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/60—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • F21V29/67—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air characterised by the arrangement of fans
    • F21V29/677—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air characterised by the arrangement of fans the fans being used for discharging
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • F21V29/713—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements in direct thermal and mechanical contact of each other to form a single system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F21V29/763—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/29—Attachment thereof
    • F21S41/295—Attachment thereof specially adapted to projection lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/338—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector having surface portions added to its general concavity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/40—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by screens, non-reflecting members, light-shielding members or fixed shades
    • F21S41/47—Attachment thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本発明は、光源ユニット、及び、それを用いた灯具に関する。
灯具として、例えば、発光部品である半導体レーザパッケージを金属製の放熱部材を介して基板上に配置した構造の光源ユニットを用いたものが知られている（下記特許文献１参照）。
下記特許文献１に開示される半導体レーザパッケージは基台であるステムを有し、当該ステムは回路基板の一面上に配置される金属製の放熱板の穴に圧入して固定されている。このステムにはレーザ素子が搭載され、そのレーザ素子を囲うように管状のキャップがステム上に設けられている。レーザ素子には棒状のリード端子が接続されており、当該リード端子は回路基板の厚さ方向に貫通した孔に挿入され回路基板の回路パターンに固定されている。
特願２００６−２７８３６１号公報
ところで、上記特許文献１の光源ユニットでは、半導体レーザパッケージの一端側に位置するステムは放熱板に固定され、当該半導体レーザパッケージの他端側に位置するリード端子は基板に固定されている。このため、例えば、温度変化などに起因して放熱板が膨張した場合、半導体レーザパッケージのリード端子にはそのリード端子の長手方向に引っ張る力が働く傾向がある。この引っ張る力がリード端子に働いた場合には、当該リード端子と回路基板の回路パターンとの通電不良が生じることが懸念される。
そこで、本発明は、通電不良を低減し得る光源ユニット、及び、それを用いた灯具を提供しようとすることを目的とする。
上記目的の達成のため、本発明の光源ユニットは、温度の上昇に応じて体積が膨張する正の膨張性を有する放熱部材と、前記放熱部材を貫通する貫通孔の一方の開口側において前記放熱部材に固定される発熱部品本体、および、前記発熱部品本体に接続され前記貫通孔に挿通されるピン端子を有する発熱部品と、前記貫通孔の他方の開口側において前記放熱部材に固定され、前記他方の開口から突出するピン端子と接続される配線を有する基板と、温度の上昇に応じて体積が収縮する負の熱膨張性を有し、前記放熱部材の膨張に応じて前記ピン端子に加わる力が緩和されるように設けられる緩和部材と、を備えることを特徴とするものである。
このような光源ユニットでは、温度の上昇に応じて体積が膨張する正の膨張性を有する放熱部材には貫通孔の一方の開口側に発熱部品の発熱部品本体が固定され、当該貫通孔の他方の開口側に基板が配置されている。また、発熱部品のピン端子は、放熱部材の貫通孔を介して基板の配線に固定されている。このため、放熱部材は、発熱部品本体の熱に起因して膨張する場合がある。
一方、本発明の光源ユニットでは、放熱部材の膨張に応じてピン端子に加わる力が緩和されるように緩和部材が設けられており、当該緩和部材は温度の上昇に応じて体積が収縮する負の熱膨張性を有している。このため、発熱部品本体の熱に起因して放熱部材が膨張する場合があっても、緩和部材がその放熱部材の膨張を緩和するように作用する。
したがって、本発明の光源ユニットでは、緩和部材が省略された場合に比べると、放熱部材の膨張に応じてピン端子の長手方向に引っ張るようにピン端子に生じる力が弱まることになり、当該ピン端子と基板の配線との通電不良が生じることが低減される。
なお、前記緩和部材は板状であり、前記放熱部材と前記基板との間に配置されるようにすることが可能である。また、前記緩和部材は粒子状であり、前記放熱部材または前記基板に分散されるようにすることが可能である。
上述のように本発明によれば、通電不良を低減し得る光源ユニット、及び、それを用いた灯具を提供することができる。
第１実施形態における灯具の概略を示す断面図である。 第１実施形態における光源ユニットの概略を示す断面図である。 第２実施形態における光源ユニットの概略を示す断面図である。
以下、本発明に係る光源ユニット、及び、それを用いた灯具を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。
（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態における灯具の概略を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の灯具１は、車両に用いられる灯具であって車両前方に配置される車両用前照灯である。この灯具１は、筐体２と、当該筐体内に収容される灯具ユニット３とを備える。
＜筐体２＞
筐体２は、ランプハウジング１１、透光カバー１２及びバックカバー１３を主な構成要素として備える。ランプハウジング１１の前方には開口１１Ａが形成されており、当該開口１１Ａを塞ぐように透明の透光カバー１２がランプハウジング１１に固定されている。また、ランプハウジング１１の後方には前方よりも小さな開口１１Ｂが形成されており、当該開口１１Ｂを塞ぐようにバックカバー１３がランプハウジング１１に固定されている。
ランプハウジング１１と、当該ランプハウジング１１の前方の開口を塞ぐ透光カバー１２と、当該ランプハウジング１１の後方の開口１１Ｂを塞ぐバックカバー１３とによって形成される空間は灯室ＬＲであり、この灯室ＬＲ内に灯具ユニット３が収容されている。
＜灯具ユニット３＞
灯具ユニット３は、ベースプレート２０、光源ユニット３０、光制御ユニット４０、放熱ユニット５０及び光学ユニット６０を主な構成要素として備える。
ベースプレート２０は金属製の板状部材であり、筐体２のランプハウジング１１に固定される。このベースプレート２０には、当該ベースプレート２０を貫通する開口２１を有している。この開口２１は光源ユニット３０から出射する光が通る光路上に配置されている。本実施形態の場合、開口２１は、ランプハウジング１１の前方に設けられる開口１１Ａの開口面に沿って略平行な状態とされる。
光源ユニット３０は、灯具１における点灯用の光を出射するユニットである。光制御ユニット４０は、光源ユニット３０に対する電源のオンとオフとの切り替えや、当該光源ユニットから出射する光の輝度や配光パターンなどを調整するユニットである。
放熱ユニット５０は、光源ユニット３０で生じる熱を拡散するユニットである。本実施形態の放熱ユニット５０は、ヒートシンク５１及び冷却ファン５２を主な構成要素として備える。
ヒートシンク５１は金属製のベース板５１Ａを有し、当該ベース板５１Ａの一方の面側には複数の放熱フィン５１Ｂがベース板５１Ａと一体に設けられている。この放熱フィン５１Ｂが設けられている側とは逆側のベース板５１Ａの面には光源ユニット３０及び光制御ユニット４０が載置されており、当該光源ユニット３０及び光制御ユニット４０はベース板５１Ａに固定されている。冷却ファン５２は放熱フィン５１Ｂと隙間を隔てて配置され、ヒートシンク５１に固定されている。
本実施形態の放熱ユニット５０では、光源ユニット３０及び光制御ユニット４０が発する熱がベース板５１Ａから放熱フィン５１Ｂに伝達されることに加え、当該放熱フィン５１Ｂが冷却ファン５２によって冷却されている。このため、本実施形態の放熱ユニット５０では効率良く光源ユニット３０及び光制御ユニット４０の熱が拡散される。
光学ユニット６０は、光源ユニット３０から出射する光を扱うユニットである。本実施形態の光学ユニット６０は、リフレクタ６１、投影レンズ６２及びシェード６３を主な構成要素として備える。
リフレクタ６１は、曲面状の板材から成り、光源ユニット３０に被さるようにしてヒートシンク５１のベース板５１Ａに固定される。このリフレクタ６１では、光源ユニット３０と対向する面が反射面６１Ａとされる。反射面６１Ａは、回転楕円曲面を基調としており、当該楕円曲面の第１焦点、第２焦点のうち、第１焦点位置或いはその近傍の位置に光源ユニット３０が配置されている。光源ユニット３０から出射する光の少なくとも一部は反射面６１Ａによって投影レンズ６２側へ反射される。
投影レンズ６２は非球面平凸レンズ又は両凸レンズである。この投影レンズ６２では、光源ユニット３０から出射される光が入射する側の面である入射面６２Ａが平面状又は凸面状とされ、当該光が出射する側の面である出射面６２Ｂが出射方向に膨らむ凸面状とされる。本実施形態の場合、投影レンズ６２の後方焦点がリフレクタ６１の反射面６１Ａの第２焦点或いはその近傍に位置するように投影レンズ６２が配置されている。つまり、本実施形態の灯具ユニット３では、ＰＥＳ（Projector Ellipsoid System）光学系が採用されている。
投影レンズ６２の外周にはフランジ６２Ｃが形成されており、当該フランジ６２Ｃはレンズホルダ６２Ｄの一端に溶着される。このレンズホルダ６２Ｄの投影レンズ６２側と反対側の端部はねじ止め等によりベースプレート２０に固定され、当該投影レンズ６２が保持される。
シェード６３は光源ユニット３０から出射される光の一部を遮る部材である。シェード６３はベースプレート２０の投影レンズ６２側とは反対側の面に固定されている。このシェード６３には、光源ユニット３０から出射されリフレクタ６１で反射する光の一部が照射される。この光の一部はシェード６３によって遮蔽されて投影レンズ６２に入射せず、他の一部はシェード６３によって反射されて投影レンズ６２に入射する。こうして、シェード６３により光源ユニット３０からの光が制御されて投影レンズ６２に入射するので、投影レンズ６２から出射する光が所望の配光パターンとされる。
本実施形態の光学ユニット６０では、上記のように、投影レンズ６２がレンズホルダ６２Ｄを介してベースプレート２０に固定され、シェード６３がベースプレート２０に固定されている。このため、投影レンズ６２とシェード６３との相対的位置は正確に定められる。また本実施形態の光学ユニット６０では、リフレクタ６１及び光源ユニット３０も放熱ユニット５０を介してベースプレート２０に固定されている。このため、光源ユニット３０、リフレクタ６１、シェード６３及び投影レンズ６２の各相対的位置も正確に定められる。従って、光源ユニット３０から出射されシェード６３を介して投影レンズ６２に入射する光の光路を正確に予測することが可能となる。なお、本実施形態では、シェード６３が固定される例を示しているが、例えば、シェード６３が可動しても良い。この場合、例えば光制御ユニット４０でシェード６３の移動を制御することにより、配光パターンを変化させることが可能である。
＜光源ユニット３０＞
図２は、第１実施形態における光源ユニット３０の概略を示す断面図である。図２に示すように、本実施形態の光源ユニット３０は、基板３１、放熱部材３２、発光部品３３及び緩和部材３４を主な構成要素として備える。
基板３１は、例えばガラスエポキシ樹脂等でなる絶縁板である。この基板３１には所定パターンの配線３５Ａが設けられており、当該配線３５Ａの所定部位にはサーミスタ３５Ｂ及びコネクタ３５Ｃなどの回路素子が設けられている。また、基板３１には、基板３１の厚み方向に沿って基板３１を貫通する貫通孔３１Ａが設けられている。なお、サーミスタ３５Ｂ及びコネクタ３５Ｃは、便宜上、図１では断面で示されていない。
放熱部材３２は、発光部品３３で生じる熱を拡散する部材であり、温度の上昇に応じて体積が膨張する正の膨張性を有している。本実施形態の放熱部材３２は、アルミニウム等の金属に代表される熱伝導性材料を用いて形成されており、主としてヒートシンク５１に熱伝導させる。
この放熱部材３２は、下側土台部３２Ａ、上側土台部３２Ｂ、連結部３２Ｃ及び支持部３２Ｄを有している。下側土台部３２Ａは基板３１の一部が配置される部位であり、上側土台部３２Ｂは発光部品３３の一部が配置される部位である。連結部３２Ｃは、下側土台部３２Ａと上側土台部３２Ｂとの間に内部空間ＣＳが設けられるように下側土台部３２Ａと上側土台部３２Ｂとを繋ぐ部位である。支持部３２Ｄは、連結部３２Ｃの配置部位とは内部空間ＣＳを介して逆側に位置し、上側土台部３２Ｂを支持する部位である。
連結部３２Ｃには基板３１が挿通される開口３２Ｅが設けられており、当該開口３２Ｅを介して下側土台部３２Ａに基板３１の一部が載置され内部空間ＣＳに収容される。上側土台部３２Ｂにおいて発光部品３３の一部が載置される領域には、上側土台部３２Ｂの厚み方向に沿って上側土台部３２Ｂを貫通する貫通孔３２Ｆが設けられる。下側土台部３２Ａにおいて上側土台部３２Ｂの貫通孔３２Ｆの下側にあたる領域には、内部空間ＣＳと放熱部材３２の外部とを連通する開口部３２Ｇが形成される。
発光部品３３は、発光部品本体３３Ａと、当該発光部品本体３３Ａに接続されるピン端子３３Ｂとを有し、本実施形態ではＣＡＮパッケージとされる。なお、発光部品３３は、便宜上、図１では断面で示されていない。
発光部品本体３３Ａは、ステム３３Ｃ及びキャップ３３Ｄを有し、放熱部材３２の上側土台部３２Ｂに設けられる貫通孔３２Ｆの一方の開口側に配置される。ステム３３Ｃは、放熱部材３２の上側土台部３２Ｂにおいて内部空間ＣＳ側の面とは逆側の面に接着剤Ｇにより固定される金属製の台座である。キャップ３３Ｄは、ステム３３Ｃにおいて上側土台部３２Ｂに対向する面とは逆側の面上に設けられる金属製の箱部材である。これらステム３３Ｃとキャップ３３Ｄとによって形成される内部空間には発光素子（図示せず）が収容される。発光素子は、例えば半導体レーザ素子とされ、当該半導体レーザ素子から出射する光の波長域は例えば３８０ｎｍ〜４７０ｎｍとされる。この発光素子にはアノードとなるピン端子３３Ｂとカソードとなるピン端子３３Ｂとの少なくとも２本が接続される。
ピン端子３３Ｂは、ステム３３Ｃと絶縁された状態でステム３３Ｃに固定され、放熱部材３２の上側土台部３２Ｂの貫通孔３２Ｆと、当該放熱部材３２の内部空間ＣＳに配置される基板３１の貫通孔３１Ａに挿通される。この基板３１において放熱部材３２の上側土台部３２Ｂに対向する面とは逆側の面から突出するピン端子３３Ｂの一部と、当該基板３１に設けられる配線３５Ａの一部とは半田３６により固定される。なお、放熱部材３２の貫通孔３２Ｆとピン端子３３Ｂとの間には管状の絶縁部材３７が設けられている。管状の絶縁部材３７は、放熱部材３２の貫通孔３２Ｆの内周面とピン端子３３Ｂの外周面とに当接される状態で、当該放熱部材３２に嵌め込まれており、当該放熱部材３２の貫通孔３２Ｆを突出して基板３１にまで延在している。この絶縁部材３７によって、アノードとなるピン端子３３Ｂとカソードとなるピン端子３３Ｂとが放熱部材３２を介して短絡することが抑制される。
緩和部材３４は、放熱部材３２の膨張に応じて発光部品３３のピン端子３３Ｂに加わる力が緩和されるように設けられる部材である。本実施形態の緩和部材３４は板状であり、放熱部材３２と基板３１との間に配置される。
具体的に緩和部材３４は、下側土台部３２Ａに載置される基板３１のうち、放熱部材３２の開口３２Ｅに挿通される領域上に積層されている。また、緩和部材３４の一方の面は基板面に当接され、緩和部材３４の他方の面は放熱部材３２の開口３２Ｅの内周面に当接されており、当該緩和部材３４は基板３１と放熱部材３２とに挟み込まれて放熱部材３２に固定される。
また、緩和部材３４は、温度の上昇に応じて体積が収縮する負の熱膨張性を有している。負の熱膨張性を有する材料としては、例えば、BiNi1-xFexO3（ビスマス・ニッケル・鉄酸化物）あるいはSrCu3Fe4O12（ストロンチウム・銅・鉄酸化物）などが挙げられ、当該部材を用いて緩和部材３４が構成される。
以上説明したように、温度の上昇に応じて体積が膨張する正の膨張性を有する放熱部材３２には、貫通孔３２Ｆの一方の開口側に発光部品３３の発光部品本体３３Ａが固定され、当該貫通孔３２Ｆの他方の開口側に基板３１が固定されている。また、発光部品３３のピン端子３３Ｂは、放熱部材３２の貫通孔３２Ｆを介して基板の配線３５Ａに固定されている。このため、放熱部材３２は、発光部品本体３３Ａの熱に起因して膨張する場合がある。
一方、本実施形態の灯具１では、基板３１及び放熱部材３２に当接される状態で、当該基板３１と放熱部材３２との間に板状の緩和部材３４が配置されており、当該緩和部材３４は温度の上昇に応じて体積が収縮する負の熱膨張性を有している。このため、発光部品本体３３Ａの熱に起因して放熱部材３２が膨張する場合、その放熱部材３２と基板３１との間に配置される緩和部材３４は収縮する。したがって、放熱部材３２に固定される発光部品本体３３Ａと、当該放熱部材３２に固定される基板３１に接続するピン端子３３Ｂとの距離が大きくなることが低減され、ピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力が低減されることになる。
このように、本実施形態の灯具１では、緩和部材３４が、放熱部材３２の膨張に応じてピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力を緩和する。この結果、本実施形態の灯具１では、緩和部材３４が省略された場合に比べると、ピン端子３３Ｂと基板３１の配線３５Ａとを固定する半田３６にクラック等が生じることが低減され、当該ピン端子３３Ｂと配線３５Ａと通電不良が生じることが低減される。
ところで、上記BiNi1-xFexO3は−１８７[ppm/℃]の線膨張係数を有し、アルミニウムは２１．３[ppm/℃]の線膨張係数を有している。本実施形態の緩和部材３４がBiNi1-xFexO3を用いて形成され、本実施形態の放熱部材３２がアルミニウムを用いて形成される場合、当該緩和部材３４の厚みが１[mm]であると、計算上では、放熱部材３２の膨張に拮抗するように緩和部材３４が収縮する。したがって、放熱部材３２の膨張に応じてピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力は、緩和部材３４によっておおむね抑制されることになる。
また、上記SrCu3Fe4O12は−２５[ppm/℃]の線膨張係数を有している。本実施形態の緩和部材３４がSrCu3Fe4O12を用いて形成され、本実施形態の放熱部材３２がアルミニウムを用いて形成される場合、当該緩和部材３４の厚みが１．７３[mm]であると、計算上では、放熱部材３２の膨張に拮抗するように緩和部材３４が収縮する。したがって、放熱部材３２の膨張に応じてピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力は、緩和部材３４によっておおむね抑制されることになる。
なお、緩和部材３４の厚みが、放熱部材３２の膨張に拮抗するような厚みより小さくても、当該緩和部材３４が省略された場合に比べると、緩和部材３４が設けられている分だけ放熱部材３２の膨張が緩和される。
（２）第２実施形態
本実施形態の光源ユニット３０における構成要素のうち第１実施形態と同一又は同等の構成要素については上記第１実施形態と同一の参照符号を付し、当該第１実施形態と重複する説明は適宜省略する。
図３は、第２実施形態における光源ユニット３０の概略を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態の光源ユニット３０では、第１実施形態の緩和部材３４に代えて緩和部材７４が適用されている。
すなわち、第１実施形態の緩和部材３４は板状であり、放熱部材３２と基板３１との間に配置された。これに対し本実施形態の緩和部材７４は粒子状であり、放熱部材３２に分散される。
このため、発光部品本体３３Ａの熱に起因して放熱部材３２が膨張する場合、その放熱部材３２に分散される緩和部材７４は収縮し、放熱部材３２における熱の膨張度が低減される。したがって、放熱部材３２に固定される発光部品本体３３Ａと、当該放熱部材３２に固定される基板３１に接続するピン端子３３Ｂとの距離が大きくなることが低減され、ピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力が低減されることになる。
このように、本実施形態の灯具１では、緩和部材７４が、放熱部材３２の膨張に応じてピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力を緩和する。この結果、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ピン端子３３Ｂと基板３１の配線３５Ａとを固定する半田３６にクラック等が生じることが低減され、当該ピン端子３３Ｂと配線３５Ａと通電不良が生じることが低減される。
ところで、本実施形態の緩和部材７４がBiNi1-xFexO3又はSrCu3Fe4O12を用いて形成され、放熱部材３２がアルミニウムを用いて形成される場合、少量の緩和部材７４が放熱部材３２に分散されるだけで、計算上では、放熱部材３２の膨張に拮抗するように緩和部材７４が収縮する。したがって、放熱部材３２の膨張に応じてピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力は、緩和部材７４によっておおむね抑制されることになる。
なお、緩和部材７４が放熱部材３２に分散される量が、当該放熱部材３２の膨張に拮抗するような量より少なくても、当該緩和部材７４が省略された場合に比べると、緩和部材７４が設けられている分だけ放熱部材３２の膨張が緩和される。
本実施形態では粒子状の緩和部材７４が放熱部材３２に分散された。しかしながら、この緩和部材７４は、放熱部材３２に代えて基板３１に分散されていても良く、当該放熱部材３２及び基板３１の双方に分散されていても良い。
（３）変形例
上記第１実施形態では板状の緩和部材３４が放熱部材３２と基板３１との間に配置され、上記第２実施形態では粒子状の緩和部材７４が放熱部材３２に分散された。しかしながら、緩和部材は上記第１実施形態又は上記第２実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１実施形態又は上記第２実施形態における管状の絶縁部材３７が、BiNi1-xFexO3又はSrCu3Fe4O12等の材料を用いて緩和部材とされていても良い。
この管状の絶縁部材３７は、上述したように、放熱部材３２の貫通孔３２Ｆの内周面とピン端子３３Ｂの外周面とに当接される状態で、当該放熱部材３２に嵌め込まれている。したがって、管状の絶縁部材３７が緩和部材とされた場合、発光部品本体３３Ａの熱に起因して放熱部材３２が膨張するときには、当該緩和部材はピン端子３３Ｂを掴むように収縮する。このため、ピン端子３３Ｂの長手方向に引っ張るようにピン端子３３Ｂに生じる力に対して逆行するような力がピン端子３３Ｂに直接的に加えられる。
なお、上記第１実施形態において管状の絶縁部材３７が緩和部材とされる場合、緩和部材３４は省略されていても省略されていなくても良い。ただし、緩和部材３４が省略されない場合、管状の緩和部材（絶縁部材３７）における負の熱膨張率が板状の緩和部材３４における負の熱膨張率よりも大きくされることが好ましい。
また上記実施形態では、放熱部材３２はヒートシンク５１と別々の部材とされたが、一体の部材として成形されていても良い。
また上記実施形態では、発光部品本体３３Ａとピン端子３３Ｂとを有する発光部品３３が発熱部品として適用された。しかしながら、発熱部品は、発熱部品本体とその発熱部品本体に接続されるピン端子とを有していれば、発光部品３３に限定されない。
また上記実施形態では、ピン端子３３Ｂの一部と配線３５Ａの一部とを接続する接続部材として半田３６で固定された。しかしながら、接続部材は、ピン端子３３Ｂの一部と配線３５Ａの一部との間を埋めて電気的及び機械的に接続するものであれば、半田３６に限定されない。
また上記実施形態では、灯具の例として車両用前照灯が適用された。しかしながら、灯具は上記実施形態に限らない。車両に用いられる灯具の場合、テールランプ等の標識灯が適用されても良く、内装照明が適用されても良い。また、光学ユニット６０としてＰＥＳ光学系が適用されたが、パラボラ光学系が適用されても良く、モノフォーカス光学系が適用されても良い。また本発明の灯具は、車両以外に用いられる灯具であっても良い。
本発明によれば通電不良を低減し得る光源ユニット、及び、それを用いた灯具が提供され、車両用灯具等の分野において利用可能である。
１・・・灯具
２・・・筐体
３・・・灯具ユニット
２０・・・ベースプレート
３０・・・光源ユニット
３１・・・基板
３２・・・放熱部材
３３・・・発光部品
３４，７４・・・緩和部材
３５Ａ・・・配線
３５Ｂ・・・サーミスタ
３５Ｃ・・・コネクタ
３６・・・半田
４０・・・光制御ユニット
５０・・・放熱ユニット
６０・・・光学ユニット

Claims (3)

  1. 温度の上昇に応じて体積が膨張する正の膨張性を有する放熱部材と、
    前記放熱部材を貫通する貫通孔の一方の開口側において前記放熱部材に固定される発熱部品本体、および、前記発熱部品本体に接続され前記貫通孔に挿通されるピン端子を有する発熱部品と、
    前記貫通孔の他方の開口側において前記放熱部材に固定され、前記他方の開口から突出するピン端子と接続される配線を有する基板と、
    温度の上昇に応じて体積が収縮する負の熱膨張性を有し、前記放熱部材の膨張に応じて前記ピン端子に加わる力が緩和されるように設けられる緩和部材と、
    を備え、
    前記緩和部材は板状であり、前記放熱部材と前記基板との間に配置される
    ことを特徴とする光源ユニット。
  2. 前記請求項１に記載の光源ユニット
    を備えることを特徴とする灯具。
  3. 前記光源ユニットは、車両に用いられる
    ことを特徴とする請求項２に記載の灯具。
JP2015243105A 2015-12-14 2015-12-14 光源ユニット、及び、それを用いた灯具 Active JP6619641B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015243105A JP6619641B2 (ja) 2015-12-14 2015-12-14 光源ユニット、及び、それを用いた灯具
CN201611141188.7A CN106870965B (zh) 2015-12-14 2016-12-12 光源单元以及使用该光源单元的灯具
US15/376,981 US10208942B2 (en) 2015-12-14 2016-12-13 Light source unit and lamp
FR1662368A FR3045136A1 (fr) 2015-12-14 2016-12-13 Unite de source de lumiere et feu
DE102016124193.8A DE102016124193A1 (de) 2015-12-14 2016-12-13 Lichtquelleneinheit und Leuchte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015243105A JP6619641B2 (ja) 2015-12-14 2015-12-14 光源ユニット、及び、それを用いた灯具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017111862A JP2017111862A (ja) 2017-06-22
JP6619641B2 true JP6619641B2 (ja) 2019-12-11

Family

ID=58773252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015243105A Active JP6619641B2 (ja) 2015-12-14 2015-12-14 光源ユニット、及び、それを用いた灯具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10208942B2 (ja)
JP (1) JP6619641B2 (ja)
CN (1) CN106870965B (ja)
DE (1) DE102016124193A1 (ja)
FR (1) FR3045136A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6581496B2 (ja) * 2015-12-22 2019-09-25 株式会社小糸製作所 光源モジュール、及び、それを用いた灯具
JP6971441B2 (ja) * 2017-09-28 2021-11-24 日亜化学工業株式会社 光源モジュールおよびその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967329A (en) * 1990-03-22 1990-10-30 Eaton Corporation Lens mounting and seal for illuminated apparatus
JP2005252219A (ja) * 2004-02-06 2005-09-15 Toyoda Gosei Co Ltd 発光装置及び封止部材
JP2006278361A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Sharp Corp 半導体発光装置モジュール
JP5457851B2 (ja) * 2010-01-19 2014-04-02 パナソニック株式会社 照明器具
CN102959324A (zh) * 2010-05-04 2013-03-06 照明器控股有限公司 热塑性塑料桩安装***和方法
EP2593714A2 (en) * 2010-07-12 2013-05-22 iLumisys, Inc. Circuit board mount for led light tube
JP5795187B2 (ja) 2010-08-12 2015-10-14 キヤノン株式会社 対熱膨張性樹脂および対熱膨張性金属
JP5817313B2 (ja) 2011-08-09 2015-11-18 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
CN103982868B (zh) 2014-04-30 2018-09-07 合肥京东方显示光源有限公司 一种自缓冲元件及其制备方法、背光模组、显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017111862A (ja) 2017-06-22
US10208942B2 (en) 2019-02-19
CN106870965A (zh) 2017-06-20
FR3045136A1 (fr) 2017-06-16
US20170167689A1 (en) 2017-06-15
CN106870965B (zh) 2019-08-16
DE102016124193A1 (de) 2017-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5248183B2 (ja) 車両用灯具
JP5405043B2 (ja) 車両用灯具
KR101695060B1 (ko) 광원 유닛 및 이것을 이용한 차량용 전조등
JP6061638B2 (ja) 車両用灯具
WO2017056469A1 (ja) 光源装置および投光装置
JP5033559B2 (ja) Ｌｅｄランプユニット
JP6712172B2 (ja) 光源モジュール
JP5415019B2 (ja) Ｌｅｄ光源装置
US9976721B2 (en) Light source module
JP5233590B2 (ja) 車両用前照灯
JP2009087897A (ja) 光学部品およびこれを用いた車両用灯具
US10400982B2 (en) Light source module and lamp using the same
JP6619641B2 (ja) 光源ユニット、及び、それを用いた灯具
WO2019156088A1 (ja) 冷却ユニットおよび車両用灯具
JP5698081B2 (ja) 放熱機構および発光装置
JP6560902B2 (ja) 光源装置及びこれを用いた照明装置
JP5749098B2 (ja) 光源固定部材
JP6169455B2 (ja) 光源モジュールを用いた車両用灯具
JP2013030598A (ja) 発熱デバイス
JP2009245833A (ja) 車両用灯具
JP2015179641A (ja) 車両用灯具
JP2017117555A (ja) 光源ユニット、及び、それを用いた灯具
JP2014103058A (ja) Ｌｅｄランプ
JP2018206724A (ja) 光源モジュール
JP4420709B2 (ja) 光源装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190806

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191023

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6619641

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150