(57)【要約】【課題】放熱性に優れ高輝度で電球型光源に近い配光特性を発揮することができ交換取り付けが容易な発光ダイオードを光源とした車両用照明装置の光源ユニットを提供する。【解決手段】車両用照明装置３０の灯室３４内に挿入されるバルブ本体２と、バルブ本体２に取り付けられる金属製またはセラミックス製の基板１０と、基板１０の両主面１０ａ、１０ｂに実装されるＬＥＤ発光素子１５と、を備え、バルブ本体２に凹部３、４を形成し、基板１０の一主面１０ｂを当接させる取り付け平面５を凹部４に形成し、取り付け平面５にバルブ本体２の反対側へと貫通する開口部７を形成し、主面１０ｂに実装されるＬＥＤ発光素子１５を開口部７から露出させる。これにより、ＬＥＤ発光素子１５の放熱性を高め、発光効率、輝度、寿命を向上させることができる。また、従来の電球型光源に近い配光特性を発揮できる。【選択図】図２
2014120388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用照明装置のバルブ挿入孔から灯室内に挿入されるバルブ本体と、
前記バルブ本体に取り付けられる金属製またはセラミックス製の基板と、
前記基板の両主面に実装されるＬＥＤ発光素子と、を備え、
前記バルブ本体に凹部を形成し、
前記基板の一主面を当接させる取り付け平面を前記凹部に形成し、
前記取り付け平面に前記バルブ本体の反対側へと貫通する開口部を形成し、
前記一主面に実装される前記ＬＥＤ発光素子を前記開口部から露出させることを特徴とする車両用照明装置の光源ユニット。
【請求項２】
前記バルブ本体は、金属材料またはセラミックス材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用照明装置の光源ユニット。
【請求項３】
前記取り付け平面の反対側となる前記バルブ本体に第２の凹部を形成し、
前記開口部は、前記第２の凹部に貫通することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用照明装置の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用照明装置の光源ユニットに関し、特に、発光ダイオードを光源とする車両用照明装置の光源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用照明装置の光源ユニットとして、図５に示す車両用灯具１００の光源ユニット１０１が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図５に示す従来技術の光源ユニット１０１は、基板１０２と、基板１０２の両面に取り付けられた発光体１０３と、を備えている。発光体１０３は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）１０３ａを有している。
【０００４】
基板１０２の両面には、発光体１０３に接続される接続パターン１０２ａが形成されている。基板１０２の後端部は、ソケット１０４に取り付けられ、各々の接続パターン１０２ａは、ソケット１０４の接続端子に接続されている。そして、ソケット１０４には、電源回路に接続されたコネクタ５が接続される。また、ソケット１０４は、リフレクタ１１０の取り付け部１１２に取り付けられ、これにより、光源ユニット１０１の基板１０２と発光体１０３とがリフレクタ１１０の内部に配置される。
【０００５】
このような構成において、電源回路からコネクタ１０５、ソケット１０４及び基板１０２の接続パターン１０２ａを介して発光体３の発光ダイオード１０３ａに電流が供給され、発光ダイオード１０３ａから光が出射される。
【０００６】
また、他の従来技術の例として、図６に示す車両用前照灯ユニット２００のサブアッシ部材２２０が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
図６に示す車両用前照灯ユニット２００は、リフレクタ２０５の内部に配置される第１ＬＥＤ２０８と、第２ＬＥＤ２０９と、を有している。第１ＬＥＤ２０８及び第２ＬＥＤ２０９は、水平板２１４ａと垂直板２１４ｂとをＴ字状に結合して構成された取付板２１４の水平板２１４ａの表面及び裏面に夫々取り付けられてサブアッシ部材２２０を構成している。また、垂直板２１４ｂには、放熱板２１３が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１２９４７５号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】特許第４２８９２６８号公報（第６−８頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図５に示す従来技術のように、基板１０２の両面に光源となるＬＥＤ発光素子（発光ダイオード１０３ａ）を取り付ける方式では、ＬＥＤ発光素子からの放熱性が悪く、ＬＥＤ発光素子部分が局所的に高温になるという問題点があった。そのため、ＬＥＤ発光素子の出力を増大させても、過熱によりＬＥＤ発光素子の発光効率が低下し使用寿命が短くなるので、車両用照明装置の輝度を上げることが困難であった。
【００１０】
また、図６に示す従来技術のように、水平板２１４ａの両面に光源となるＬＥＤ発光素子（第１ＬＥＤ２０８及び第２ＬＥＤ２０９）を取り付ける方式では、両面に配置されたＬＥＤ発光素子間の距離が離れるので、ハロゲンバルブや白熱電球等の従来の電球型光源と配光特性が大きく異なるという問題点があった。即ち、ＬＥＤ光源の発光体の位置が従来の電球型光源のフィラメントの位置と相違するので、従来の電球型光源を用いた車両用照明装置の付け替え用光源として用いることができなかった。また、照明装置毎にＬＥＤ光源の配置やリフレクタの形状を好適に設計する必要があり、その設計が煩雑であった。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放熱性に優れ高輝度で電球型光源に近い配光特性を発揮することができ交換取り付けが容易な発光ダイオードを光源とした車両用照明装置の光源ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の車両用照明装置の光源ユニットは、前記車両用照明装置のバルブ挿入孔から灯室内に挿入されるバルブ本体と、前記バルブ本体に取り付けられる金属製またはセラミックス製の基板と、前記基板の両主面に実装されるＬＥＤ発光素子と、を備え、前記バルブ本体に凹部を形成し、前記基板の一主面を当接させる取り付け平面を前記凹部に形成し、前記取り付け平面に前記バルブ本体の反対側へと貫通する開口部を形成し、前記一主面に実装される前記ＬＥＤ発光素子を前記開口部から露出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用照明装置の光源ユニットによれば、金属製またはセラミックス製の基板の両主面にＬＥＤ発光素子を実装し、前記基板の一主面をバルブ本体に形成された取り付け平面に当接させている。これにより、ＬＥＤ発光素子が発する熱を、高熱伝導率の基板及びバルブ本体を介して効率良く伝達し、放熱することができる。その結果、ＬＥＤ発光素子の放熱性を高め、発光効率が高く高輝度且つ長寿命なＬＥＤ光源ユニットを提供することができる。
【００１４】
また、優れた放熱特性を発揮するので、基板の両主面に配置されたＬＥＤ発光素子の距離を近づけることができる。即ち、両側に配置されたＬＥＤ発光素子間にヒートシンク等を挟み込んでいないので、両主面の光源を近接して配置することができる。これにより、従来の電球型光源のフィラメントに近い発光部を形成することができる。
【００１５】
また、前記バルブ本体に凹部を形成し、該凹部に前記取り付け平面を形成すると共に、前記取り付け平面に前記バルブ本体の反対側へと貫通する開口部を形成し、前記基板の一主面に実装される前記ＬＥＤ発光素子を前記開口部から露出させている。これにより、ＬＥＤ発光素子から発せられる光をバルブ本体の両側に照射することができると共に、発光部の位置を好適に設定することができる。これにより、ＬＥＤ発光素子の位置を従来の電球型光源のフィラメント位置に近づけることができる。
【００１６】
このように、本発明の光源ユニットによれば、従来の電球型光源に近い配光特性を発揮することができるので、リフレクタ等をＬＥＤ専用に設計変更する必要がない。そのため、本発明の光源ユニットは、従来型の車両用照明装置にそのまま取り付けて利用することができ、電球型光源の付け替え用光源ユニットとして用いることができる。
【００１７】
また、前記バルブ本体を金属材料またはセラミックス材料から構成することにより、放熱特性を更に向上させることができる。
【００１８】
また、前記取り付け平面の反対側となる前記バルブ本体に第２の凹部を形成し、前記開口部を前記第２の凹部に貫通させることにより、反対側への光の照射角度を広げ、更に優れた配光特性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る光源ユニットを備えた車両用照明装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光源ユニットの概略構造を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）バルブ本体とアタッチメントの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るバルブ本体の概略構造を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）正面断面図、（Ｃ）下面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光源ユニットの基板部分の拡大断面図である。
【図５】従来技術の車両用照明装置の光源ユニットの例を示す断面図である。
【図６】他の従来技術の例を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る車両用照明装置の光源ユニットを図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る光源ユニット１を備えた車両用照明装置３０の概略構成図である。車両用照明装置３０は、例えば、自動車の前照灯として用いられるものであり、従来のハロゲン電球や白熱電球を光源として利用するものと同様の構成である。光源ユニット１は、車両用照明装置３０に使用される交換自在な光源ユニットであり、従来の電球型光源のバルブに相当する部品である。
【００２２】
図１に示すように、車両用照明装置３０は、前方及び後方が開口した容器状のランプボディ３１と、ランプボディ３１の前方開口部を覆うように取り付けられる透光性の前面レンズ３３と、ランプボディ３１の内部に配置されるリフレクタ３２と、を備えている。
【００２３】
リフレクタ３２は、前方に開口する凹面状（例えば、放物面）を成す反射面３２ａを有し、反射面３２の中央付近には、後方側に貫通するバルブ挿入孔３６が形成されている。バルブ挿入孔３６は、光源となる光源ユニット１を保持するための所定の係止構造を備えている。尚、ランプボディ３１に前述の反射面３２ａ及びバルブ挿入孔３６に相当する構造を設け、ランプボディ３１とリフレクタ３２とを一体化した1つの部品として構成しても良い。
【００２４】
光源ユニット１は、ＬＥＤ発光素子１５を備え、車両用照明装置３０の光源となるものである。光源ユニット１は、バルブ本体２と、アタッチメント２０（口金）と、を備えている。バルブ本体２の挿入部２ａは、ランプボディ３１の後方開口部３１ａ及びバルブ挿入孔３６から、リフレクタ３２と前面レンズ３３との間に形成された灯室３４の内部へと挿入される（挿入方向Ｚ）。
【００２５】
アタッチメント２０は、光源ユニット１を車両用照明装置３０に固定保持するものであり、バルブ挿入孔３６に取り付けられる。アタッチメント２０は、前述の挿入孔３６の係止構造に対応する規格化された所定の形状（例えば、Ｈ４、Ｄ４等）を成している。尚、アタッチメント２０をランプボディ３１の後方開口部３１ａに固定する構造を採用しても良い。また、ランプボディ３１の後方開口部３１ａに、防水または防塵のためのカバー等（図示せず）を取り付けても良い。
【００２６】
光源ユニット１のＬＥＤ発光素子１５には、電力を供給する配線１７及びコネクタ２６が接続されている。配線１７は、コネクタ２６及び配線２３を順次介して制御基板２５に接続され、制御基板２５は、配線２４及びコネクタ２７を順次介して、車両側の配線３８に接続される。これにより、ＬＥＤ発光素子１５を発光させる電力が供給される。
【００２７】
灯室３４内に挿入配置されたＬＥＤ発光素子１５に電力が供給されると、ＬＥＤ発光素子１５が発光する。ＬＥＤ発光素子１５から出射された光は、リフレクタ３２の反射面３２ａで反射し、車両用照明装置３０の前方へと出射される。
【００２８】
ここで、車両用照明装置３０からの光の出射方向Ｌは、光源となるＬＥＤ発光素子１５の位置及びリフレクタ３２の反射面３２ａの形状により決定される。本実施形態では、光源の位置を、従来の電球型光源のフィラメント位置と同等にしている。そのため、車両用照明装置３０の形状は、従来の電球型光源を利用した照明装置と同じで良い。
【００２９】
図２（Ａ）は、光源ユニット１の概略構造を示す斜視図であり、同図（Ｂ）は、バルブ本体２とアタッチメント２０とを分解した状態を示す分解斜視図である。
【００３０】
図２（Ａ）に示すように、光源ユニット１は、全体として略円柱形状を成し、バルブ本体２と、アタッチメント２０と、を備えている。バルブ本体２の挿入部２ａは、車両用照明装置３０（図１参照）の灯室３４（図１参照）へと挿入され（挿入方向Ｚ）、アタッチメント２０は、バルブ挿入孔３６（図１参照）へと固定される。
【００３１】
アタッチメント２０には、光源ユニット１を挿入孔３６に固定するための係止爪２１が形成されている。この係止爪２１を含むアタッチメント２０の係止構造は、前述の通り、規格化された所定の形状である。これにより、光源ユニット１は、従来の電球型光源に置き換えて車両用照明装置３０に取り付けることができる。
【００３２】
図２（Ｂ）に示すように、アタッチメント２０は、バルブ本体２の保持部２ｂに取り付けられている。具体的には、保持部２ｂは、アタッチメント２０の保持孔２０ａに嵌合し、例えば、螺子や接着剤等を用いて固定される。尚、保持部２ｂとアタッチメント２０との嵌合部に防水や防塵のための密封構造（例えば、Ｏリング等）を設けても良い。
【００３３】
また、バルブ本体２とアタッチメント２０との嵌合部には、各々の相対的位置関係を決める位置決め構造（例えば、ピン、ビス、キー溝等）を形成しても良い。これにより、光源（ＬＥＤ発光素子１５）を車両用照明装置３０に対して正確な位置に配置することができ、優れた配光特性を発揮することができる。
【００３４】
また、前述の位置決め構造は、固定する位置を調整自在に構成することもできる。バルブ本体２とアタッチメント２０との相対的位置を調整自在とすることにより、車両用照明装置３０に対する光源の位置を車種に応じて好適に設定できるようになる。その結果、各々の車種に適合した優れた配光を実現しつつ、光源ユニット１に利用する部品の共通化を図り製造コストを削減することができる。
【００３５】
バルブ本体２は、挿入部２ａと保持部２ｂとが形成された全体として略円柱形状を成す部品である。略円柱状の形状にすることにより、部品加工が容易になるというメリットがある。また、挿入部２ａを車両用照明装置３０のバルブ挿入孔３６へ容易に挿入できるので、光源ユニット１の取り付け作業を容易に行えるようになる。尚、挿入部２ａ及び保持部２ｂの基本形状は、これに限定されるものではなく、各々別の形状（例えば、角柱状、球形等）を採用することも可能である。
【００３６】
ここで、バルブ本体２は、良熱伝導性の材料、例えば、アルミニウム等の金属材料やセラミックス等から構成される。これにより、ＬＥＤ発光素子１５で発生する熱を効率良く伝達することができる。
【００３７】
バルブ本体２の挿入部２ａには、バルブ本体２の挿入方向Ｚに対して側方となる外周面（側面）に凹部３が形成されている。また、凹部３に対して反対側（紙面下方）の側面には、凹部６が形成されている。
【００３８】
凹部３の内部には、更に、基板取り付け領域としての凹部４が形成されている。そして、凹部４の内部に、両主面１０ａ、１０ｂ（図３（Ｂ）参照）に光源としてのＬＥＤ発光素子１５が実装された基板１０が配置されている。
【００３９】
図３（Ａ）は、バルブ本体２の概略構造を示す上面図（凹部３の方向から見た図）であり、同図（Ｂ）は、正面断面図（同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図）、同図（Ｃ）は、下面図（凹部６の方向から見た図）である。
【００４０】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、基板取り付け領域としての凹部４の底部には、平坦な表面を有する取り付け平面５が形成されている。取り付け平面５には、基板１０の一方の主面１０ｂが当接し、基板１０は、ビス２２によって取り付け平面５に固定される。尚、ビス２２に代えて、その他の固定部材（例えば、金具、樹脂製支持材、接着剤等）を使用しても、もちろん構わない。
【００４１】
このように、取り付け平面５を設けて基板１０の一方の主面１０ｂを当接させることにより、基板１０とバルブ本体２との接触面積を広く確保できるので、基板１０からバルブ本体２へと効率良く熱を伝達することができる。尚、取り付け平面５と主面１０ｂとの接合部に、熱伝達を促進させるためのコンパウンド等を塗布しても良い。
【００４２】
また、このように、取り付け平面５を形成して基板１０を取り付けることにより、基板１０の主面１０ａ、１０ｂの向きを正確に固定することができる。そのため、光源となるＬＥＤ発光素子１５の位置及び向きを精度良く管理することができるので、各製品の品質を安定させ優れた配光特性を発揮することができる。
【００４３】
ここで、図３（Ｂ）に示すように、取り付け平面５は、挿入方向Ｚに対して略平行に形成されている。これにより、従来の電球型光源のように、挿入方向Ｚの側方（紙面上下方向）に均等に光を照射することができる。また、取り付け平面５は、バルブ本体２の中心軸Ｚ（図面上、挿入方向Ｚを示す鎖線と同じ）から半径方向に所定の寸法で離間して形成されている。これにより、例えば、基板１０の仮想中心平面を中心軸Ｚ上に配置することができ、ＬＥＤ発光素子１５を配光のための好適な位置に配置することができる。
【００４４】
また、バルブ本体２には、基板取り付け領域となる凹部４から保持部２ｂ側の端部へと連通する配線孔８が形成されている。配線孔８は、基板１０に接続される配線１７を通すものである。このように、バルブ本体２に配線孔８を設け、該配線孔８に配線１７を配置することにより、光源ユニット１（図１等参照）を車両用照明装置３０（図１等参照）に取り付ける作業を容易に行うことができる。
【００４５】
また、バルブ本体２の内部を貫通するように配線孔８を設けることにより、バルブ本体２とアタッチメント２０（図２参照）との接合部の密封性能や接合強度を損なうことなく、配線１７を接続することができる。また、アタッチメント２０を組み立てる際に、配線１７を挟み込んで傷つけてしまう等の不具合を防止することができる。尚、バルブ本体２の内部を貫通する配線孔８に代えて、バルブ本体２の外周面に配線１７を配置する溝等を形成しても良い。
【００４６】
図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、凹部４内の取り付け平面５には、反対側の凹部６へと貫通する開口部７が形成されている。そして、図３（Ｃ）に示すように、基板１０の主面１０ｂに実装されたＬＥＤ発光素子１５は、開口部７から露出している。これにより、主面１０ｂ側のＬＥＤ発光素子１５から発せられる光を、開口部７を介してバルブ本体２の外へと出射することができる。即ち、図３（Ｂ）に示すように、基板１０の両主面１０ａ、１０ｂに実装された各ＬＥＤ発光素子１５から発せられる光を、バルブ本体２の両側（紙面上下方向）に照射することができる。
【００４７】
また、バルブ本体２の両側面に凹部３（凹部４）と凹部６とを形成しているので、両側への光の照射角度を好適に確保することができ、更に優れた配光特性を発揮することができる。また、バルブ本体２の挿入方向Ｚ側の端部９は、光が挿入方向Ｚへと直接出射されることを防止するシェード部として機能する。
【００４８】
図４は、基板１０部分の部分拡大断面図である。図４に示すように、基板１０は、金属製またはセラミックス製の基材１１の両主面１０ａ、１０ｂに絶縁層１２を形成し、該絶縁層１２の上に導電性の配線パターン１３を形成し構成されている。また、更にその上には、必要に応じて保護膜１４（半田レジスト膜等）が形成されている。
【００４９】
このように、基板１０の基材１１として、金属材料またはセラミックス材料を使用することにより、ＬＥＤ発光素子１５から発せられる熱を効率良く伝達することができる。また、光源ユニット１（図１等参照）では、前述の通り、バルブ本体２（図３参照）を金属製またはセラミックス製とし、平坦な取り付け平面５（図３参照）に基板１０の主面１０ｂを当接させている。これらの効果を併せることにより、優れた放熱性能を発揮することができる。これにより、光源ユニット１の発光効率を高め、高輝度化と長寿命化を図ることができる。
【００５０】
また、基板１０の厚みを薄くしても十分な放熱性能を発揮できるので、基板１０を薄くして両主面１０ａ、１０ｂに実装されたＬＥＤ発光素子１５の距離を近づけることができる。これにより、従来の電球型光源のフィラメントのような点状または線状の光源に近づけることができる。その結果、従来の電球型光源の置き換えとして従来型の車両用照明装置３０（図１参照）にそのまま利用しても、優れた配光特性を発揮することができる。
【００５１】
配線パターン１３の素子用端子部１３ａには、基板１０の両主面１０ａ、１０ｂに実装されるＬＥＤ発光素子１５の接続端子部１５ａが電気的に接続されている。また、一方の主面１０ａ側に配置された配線パターン１３の配線用端子部１３ｂには、配線１７が電気的に接続される。
【００５２】
基板１０の基材１１には、両主面１０ａ、１０ｂ間を貫通するように貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６の内面には、前述の両主面１０ａ、１０ｂと同様に、絶縁層１２ｃが形成されており、更にその内部は、配線パターン１３ｃが形成されている。即ち、両主面１０ａ、１０ｂの配線パターン１３は、貫通孔１６（配線パターン１３ｃ）を介して電気的に接続されている。
【００５３】
このように、両主面１０ａ、１０ｂの配線パターン１３を電気的に接続する貫通孔１６を設けることにより、一方の主面１０ａ（または１０ｂ）に形成された配線パターンにのみ配線１７を接続すれば良いことになる。これにより、配線１７の本数や接続箇所を削減することができるので、部品数の削減と製造工程の簡略化により製造コストを削減できると共に、基板１０の周辺をコンパクトにまとめ製品の小型化を図ることができる。
【００５４】
尚、基板１０またはＬＥＤ発光素子１５に、図示しない反射部材やレンズ部材を設けても良い。これにより、更に優れた配光特性を発揮することができるようになる。
【００５５】
また、両主面１０ａ、１０ｂに実装されるＬＥＤ発光素子１５の配置は、必ずしも基板１０の仮想中心平面を基準に対称である必要はない。また、同一の素子である必要もない。車両用照明装置３０の用途に応じて好適な配置や素子の種類を選定することができる。例えば、一方の主面１０ａに実装されるＬＥＤ発光素子１５を前照灯のロービーム用とし、他の主面１０ｂに実装されるＬＥＤ発光素子１５をハイビーム用とし、各々好適な位置に配置しても良い。
【００５６】
また、本発明の光源ユニット１は、前照灯に限定して利用されるものではなく、霧灯、側方照明灯、方向指示灯、尾灯等、その他の照明装置に、従来の電球型光源に代わる部品として利用することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１      光源ユニット
２      バルブ本体
３      凹部
４      凹部
５      取り付け平面
６      凹部
７      開口部
１０    基板
１０ａ、１０ｂ    基板の主面
１５    ＬＥＤ発光素子
３０    車両用照明装置
３４    灯室
３６    バルブ挿入孔
【図１】
2014120388.tif 000003
【図２】
2014120388.tif 000004
【図３】
2014120388.tif 000005
【図４】
2014120388.tif 000006
【図５】
2014120388.tif 000007
【図６】
2014120388.tif 000008