JP6944660B2 - 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、封止部は、透光性を有する樹脂を枠部の内側に充填することで形成される。この場合、封止部の、基板側とは反対側の面が平坦面となっていると、光の取り出し効率が低くなるおそれがある。
そのため、金型によりレンズを形成し、枠部の内側であって、封止部の上にレンズを接合する技術が提案されている。しかしながら、枠部の内側にレンズを設ける場合には、枠部の内壁と、レンズの周縁との間に隙間を設ける必要がある。そのため、レンズの位置がばらついて、所定の配光特性が得られなくなるおそれがある。また、封止部を形成するための樹脂が、枠部の内壁と、レンズの周縁との間から漏れ出すおそれがある。漏れ出した樹脂がレンズの周縁に付着すると、レンズの光の出射面の形状が実質的に変化して、所定の配光特性が得られなくなるおそれがある。
そこで、所定の配光特性を得ることができる技術の開発が望まれていた。
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、デイライトランニングランプ(DRL;Daylight 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、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1、図2に示すように、車両用照明装置1には、ソケット10、発光モジュール20、給電部30、および伝熱部40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。凹部11aの底面11a1には発光モジュール20が設けられる。 装着部11には、少なくとも1つのスリット11bを設けることができる。スリット11bの内部には、基板21の角部が設けられる。装着部11の周方向におけるスリット11bの寸法(幅寸法)は、基板21の角部の寸法よりも僅かに大きくなっている。そのため、スリット11bの内部に基板21の角部を挿入することで、基板21の位置決めができるようになっている。
また、スリット11b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、ソケット10は、熱伝導率の高い材料から形成するのが好ましい。例えば、ソケット10は、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。
そのため、装着部11、バヨネット12、フランジ13、および放熱フィン14は、高熱伝導性樹脂から形成することが好ましい。高熱伝導性樹脂は、例えば、樹脂と無機材料からなるフィラーを含む。高熱伝導性樹脂は、例えば、PET(Polyethylene terephthalate)やナイロン等の樹脂に、炭素や酸化アルミニウムなどからなるフィラーを混合させたものである。
高熱伝導性樹脂を含み、装着部11、バヨネット12、フランジ13、および放熱フィン14が一体に成形されたソケット10とすれば、発光モジュール20において発生した熱を効率よく放熱することができる。また、ソケット10の重量を軽くすることができる。
給電端子31は、棒状体とすることができる。給電端子31は、凹部11aの底面11a1から突出している。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。絶縁部32は、給電端子31とソケット10との間に設けられている。複数の給電端子31は、絶縁部32の内部を延び、絶縁部32の発光モジュール20側の端面、および絶縁部32の放熱フィン14側の端面から突出している。複数の給電端子31の発光モジュール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、配置、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。
ここで、自動車に設けられる車両用照明装置1の場合には、使用環境の温度が、−40℃〜85℃となる。そのため、絶縁部32の材料の熱膨張係数は、ソケット10の材料の熱膨張係数となるべく近くなるようにすることが好ましい。この様にすれば、絶縁部32とソケット10との間に発生する熱応力を低減させることができる。例えば、絶縁部32の材料は、ソケット10に含まれる高熱伝導性樹脂としたり、この高熱伝導性樹脂に含まれる樹脂としたりすることができる。
絶縁部32は、例えば、ソケット10に設けられた孔10aに圧入したり、孔10aの内壁に接着したりすることができる。また、インサート成形法により、ソケット10と、給電部30とを一体成形することもできる。
伝熱部40と凹部11aの底面11a1とを接着する接着剤は、熱伝導率の高い接着剤とすることが好ましい。例えば、接着剤は、無機材料を用いたフィラーが混合された接着剤とすることができる。無機材料は、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)とすることが好ましい。接着剤の熱伝導率は、例えば、0.5W/(m・K)以上、10W/(m・K)以下とすることができる。
基板21は、ソケット10の一方の端部側に設けられている。基板21は、接着部を介して伝熱部40に設けられている。すなわち、基板21は、伝熱部40に接着されている。接着剤は、例えば、伝熱部40と凹部11aの底面11a1とを接着する接着剤と同じとすることができる。
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。
光学要素27は、封止部26の上に設けられ、光学要素27の周縁の少なくとも一部が、枠部25の基板21側とは反対側の端面25aに設けられている。光学要素27は、封止部26の端面26a、および、枠部25の端面25aの少なくともいずれかに接着することができる。光学要素27は、例えば、発光素子22から出射した光の拡散、集光などを行う。図1、図2に例示をした光学要素27は、凸レンズである。凸レンズである光学要素27は、光を集光して、所定の配光特性が得られるようにする。なお、光学要素27は、凸レンズに限定されるわけではなく、例えば、凹レンズなどであってもよい。ここでは一例として、光学要素27が凸レンズである場合を例に挙げて説明する。
図3に示すように、比較例に係る光学要素127は、枠部25の内側であって、封止部26の、基板21側とは反対側の端面26aの上に設けられている。
この場合、光学要素127の周縁を枠部25の開口に嵌め合わせれば、光学要素127の位置決めを行うことができる。しかしながら、実際には、枠部25および光学要素127の寸法には製造誤差があるので、光学要素127の周縁を枠部25の開口に嵌め合わせるのは困難である。そのため、図3に示すように、光学要素127の周縁と、枠部25の開口との間には隙間Sが設けられる。
図4に示すように、光学要素27は、封止部26の上に設けられ、周縁の少なくとも一部が、枠部25の基板21側とは反対側の端面25aに設けられている。光学要素27が枠部25の端面25aに設けられていれば、光学要素27が傾くのを抑制することができる。また、枠部25の外壁などを基準として光学要素27の位置決めを行うことができる。この場合、治具などを用いて、所定の位置に光学要素27を接着することができる。例えば、光学要素27の中心軸が枠部25の中心軸に重なるようにすることができる。
この場合、光学要素27の周縁が枠部25の内壁よりも外側にあれば、光学要素27の姿勢や位置を安定させたり、接着面積を増大させたりすることができる。
この場合、光学要素27の周縁が枠部25の外壁のよりも外側にあれば、枠部25の外側にはみ出した接着剤や材料26bを基板21側に流出させ易くなる。そのため、光学要素27の周縁に接着剤や材料26bが付着するのを抑制することができる。
本実施の形態に係る光学要素27とすれば、所定の配光特性を得ることが容易となる。
図5(a)、(b)に示すように、光学要素27の基板21側の面の中央領域には、封止部26に向けて突出する凸部27a(第1の凸部の一例に相当する)が設けられている。凸部27aは、枠部25の内側に設けられている。凸部27aの中心軸は、光学要素27の中心軸に重なるようにすることができる。凸部27aは、光学要素27と一体に形成することができる。凸部27aは、光学要素27の周縁に向かうに従い厚みが漸減している。すなわち、凸部27aの側面は傾斜している。図5(a)に示すように、凸部27aの形状は球の一部とすることもできるし、図5(b)に示すように、凸部27aの形状は円錐とすることもできる。なお、凸部27aの形状は例示をしたものに限定されるわけではなく、光学要素27の周縁に向かうに従い厚みが漸減していればよい。例えば、凸部27aの形状は、円錐台、角錐、角錐台などとすることもできる。
凸部27aが設けられていれば、硬化前の封止部26の材料26bを枠部25の外側に押し出すのが容易となる。そのため、光学要素27を、硬化前の封止部26の材料26bに押し付けた際に、光学要素27と材料26bとの間に巻き込まれた空気が排出されやすくなる。また、発光素子22や配線21bに過大な圧力が作用するのを抑制することができる。
図6(a)、(b)に示すように、光学要素27の基板21側の面の周縁領域には、基板21に向けて突出する凸部27b(第2の凸部の一例に相当する)が設けられている。凸部27bは、枠部25の外側に設けられている。凸部27bの形状は、環状とすることができる。凸部27bの中心軸は、光学要素27の中心軸に重なるようにすることができる。凸部27bは、光学要素27と一体に形成することができる。凸部27bの内寸は、枠部25の外寸よりも僅かに大きくすることができる。この様にすれば、枠部25に対する光学要素27の位置決めが容易となる。
図6(b)に示すように、光学要素27の周縁に向かうに従い、光学要素27の中心軸に直交する方向における凸部27bの内寸が増加するようにすれば、枠部25の外側にはみ出した接着剤や材料26bを基板21側に流出させ易くなる。そのため、光学要素27の周縁に接着剤や材料26bが付着するのを抑制することができる。
図7(a)〜(c)に示すように、光学要素27の中心軸に直交する方向に突出する凸部27c(第3の凸部の一例に相当する)を、光学要素27の周縁に設けることができる。
凸部27cの中心軸は、光学要素27の中心軸に重なるようにすることができる。凸部27cは、光学要素27と一体に形成することができる。凸部27cの形状は、環状とすることができる。凸部27cを設ければ、枠部25の外側にはみ出した接着剤や材料26bを基板21側に流出させ易くなる。また、光学要素27の姿勢を安定させることができる。
図7(c)に示すように、凸部27cの基板21側の面は、傾斜面27c2とすることができる。なお、傾斜面は、図7(c)に例示をしたものとは逆向きに傾斜していてもよい。
凹部27c1、凸部、傾斜面27c2が設けられていれば、枠部25の外側にはみ出した接着剤や材料26bが、光学要素27の周縁に回り込むのを抑制することができる。
図8に示すように、枠部25の端面25aに溝25bを設けることができる。溝25bは、端面25aに開口し、枠部25の内壁と外壁との間を貫通している。溝25bは、少なくとも1つ設けられていればよい。溝25bを設ければ、余剰の接着剤や材料26bを枠部25の端面25aよりも低い位置から枠部25の外側に排出させることができる。そのため、接着剤や材料26bが光学要素27の周縁に付着するのを抑制することができる。
溝25bの数、大きさ、形状、配置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。
また、枠部25の内壁と外壁の間を貫通する孔25cを、端面25aの近傍に設けることもできる。孔25cを設ければ、溝25bと同様の効果を享受することができる。
光学要素27は、樹脂を、封止部26の上に供給することで形成することもできる。例えば、チクソ比(3rpm/30rpm)が4以上の樹脂(例えば、シリコーン樹脂)を、封止部26の上に供給して、供給された樹脂の一部が端面25aに設けられるようにすることができる。この場合、供給された樹脂の形状は、ドーム状となる。また、封止部26と光学要素27を続けて形成することもできるし、封止部26の材料26bの硬化後に光学要素27を形成することもできる。樹脂の供給は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。
樹脂を供給することで光学要素27を形成すれば、製造コストの大幅な低減を図ることができる。
ただし、成形された光学要素27を用いれば、所定の配光特性を得ることがさらに容易となる。
次に、車両用照明装置の製造方法について説明する。
射出成形法やダイキャスト法などによりソケット10を形成する。
複数の給電端子31を絶縁部32の孔に圧入したり、インサート成形法により、複数の給電端子31と絶縁部32を一体成形したりして、給電部30を形成する。
まず、配線パターン21aを有する基板21に、発光素子22、抵抗23、制御素子24を順次実装する。
続いて、ワイヤーボンディング法により、発光素子22と配線パターン21aとを電気的に接続する。
続いて、発光素子22を囲む様に、基板21に枠部25を接着する。
続いて、枠部25の内側に樹脂を充填して封止部26を形成する。樹脂の充填は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。
続いて、封止部26の上に、予め成形された光学要素27を設ける。光学要素27は、封止部26の端面26a、および、枠部25の端面25aの少なくともいずれかに接着することができる。
また、チクソ比(3rpm/30rpm)が4以上の樹脂を、封止部26の上に供給して、ドーム状の光学要素27を形成することもできる。この場合、封止部26と光学要素27を続けて形成することもできるし、封止部26の材料26bの硬化後に光学要素27を形成することもできる。樹脂の供給は、例えば、ディスペンサなどの液体定量吐出装置を用いて行うことができる。
次に、ソケット10に、給電部30、伝熱部40、発光モジュール20を順次組み付ける。
以上のようにして、車両用照明装置1を製造することができる。
基板21の上に、少なくとも1つの発光素子22と、発光素子22を囲む枠部25と、を設ける工程。
枠部25の内部に樹脂を充填して、発光素子22を覆う封止部26を形成する工程。
封止部26の上に樹脂を供給して光学要素27を形成する工程。
そして、光学要素を形成する工程において、チクソ比(3rpm/30rpm)が4以上の樹脂が供給され、供給された樹脂の一部が、枠部25の基板21側とは反対側の端面25aに設けられる。
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。
例えば、図9に例示をした光学要素部103はリフレクタである。この場合、光学要素部103は、車両用照明装置1から出射した光を反射して、所定の配光パターンが形成されるようにする。
また、コネクタ105は、段差部分を有している。そして、シール部材105aが、段差部分に取り付けられている。シール部材105aは、孔10bの内部に水が侵入するのを防ぐために設けられている。シール部材105aを有するコネクタ105が孔10bに挿入された際には、孔10bが水密となるように密閉される。
Claims (7)
- ソケットと;
前記ソケットの一方の端部側に設けられた基板と;
前記基板の上に設けられた少なくとも1つの発光素子と;
前記基板の上に設けられ、筒状を呈し、前記発光素子を囲む枠部と;
前記枠部の内側に設けられ、前記発光素子を覆う封止部と;
前記封止部と、前記枠部と、の上に設けられた光学要素と;
を具備し、
前記光学要素の周縁の前記枠部側は、平坦面であり、
前記平坦面は、前記枠部の内壁よりも外側であって、前記枠部の前記基板側とは反対側の端面の上方に設けられ、
平面視において、前記平坦面の少なくとも一部は、前記枠部の外壁よりも外側の位置にある車両用照明装置。 - 前記平坦面の、前記枠部の外壁よりも外側の位置にある部分と、前記部分の近傍の、前記枠部の外壁と、には、前記封止部の材料が付着している請求項1記載の車両用照明装置。
- 前記平坦面の、前記枠部の外壁よりも外側の位置にある部分は、前記基板と離隔している請求項1または2に記載の車両用照明装置。
- 前記光学要素の前記基板側の面の中央領域には、前記封止部に向けて突出する第1の凸部が設けられている請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
- 前記光学要素の周縁に設けられ、前記光学要素の中心軸に直交する方向に突出する第3の凸部をさらに備えた請求項1〜4のいずれか1つに記載の車両用照明装置。
- 前記枠部は、
前記基板側とは反対側の前記端面に開口し、前記枠部の内壁と外壁との間を貫通する溝、および、
前記端面の近傍に設けられ、前記枠部の内壁と外壁との間を貫通する孔の少なくともいずれかを有する請求項1〜5のいずれか1つに記載の車両用照明装置。 - 請求項1〜6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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