车辆用灯具用光源单元和车辆用灯具的制作方法

1.本发明涉及车辆用灯具用光源单元和车辆用灯具。


背景技术：

2.在近年来的车辆用灯具中，随着发光二极管(led)的高亮度化、低成本化的发展，光源采用led等发光元件的灯具逐渐增加。led具有寿命长、且耗电少这样的优点。另一方面，高温会导致发光效率的降低、寿命的缩短，因此，需要使用散热器将led发出的热高效地散热到外部。
3.例如，在下述专利文献1中提出了一种光源单元，该光源单元将安装有led和驱动该led的驱动电路的电路基板安装于散热器，在设置于灯体的背面侧的安装孔中以拆装自如的方式安装带耦合器的灯座，该带耦合器的灯座将该散热器和与电路基板电连接的连接器部安装成一体。这种光源单元例如优选用作进行红色发光的车辆的尾灯等可更换(替换)的光源。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2018-085300号公报


技术实现要素：

7.但是，在上述的光源单元中，由于将led或构成驱动电路的电子部件安装于电路基板的同一个面上，因此，需要使led或电子部件发出的热经由散热器高效地散热到外部。特别是在将该光源单元应用于刹车灯(brake lamp)等高亮度灯的情况下，在维持led的发光亮度的基础上，要求高散热性能。
8.此外，在光源单元中，不仅需要通过上述的散热器使led或电子部件发出的热高效地散热到外部，还需要防止由于来自安装于电路基板的同一个面上的电子部件的余热而使led的温度上升。
9.本发明是鉴于这种现有情况而提出的，其目的在于，提供能够提高散热性能的车辆用灯具用光源单元、以及具有这种车辆用灯具用光源单元的车辆用灯具。
10.为了实现上述目的，本发明提供以下手段。
11.(1)一种车辆用灯具用光源单元，其特征在于，所述车辆用灯具用光源单元具有：
12.电路基板，其设置有发光元件和驱动所述发光元件的驱动电路；以及
13.散热器，其经由安装有所述电路基板的基板安装部将所述发光元件发出的热散热到外部，
14.所述电路基板的至少与所述发光元件相对的位置的一部分由绝缘性的传热部件构成。
15.(2)根据上述(1)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
16.所述传热部件由热导率比构成所述电路基板的绝缘性树脂基板高的材料构成。
17.(3)根据上述(2)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
18.所述传热部件由氮化铝构成。
19.(4)根据上述(2)或(3)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
20.所述传热部件配置于去除了所述绝缘性树脂基板的一部分后的位置。
21.(5)根据上述(4)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
22.所述传热部件配置于将所述绝缘性树脂基板的一部分开口的开口部的内侧，在所述传热部件与所述开口部之间设置有绝缘性的粘接层。
23.(6)根据上述(2)～(5)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
24.所述电路基板具有配置于所述绝缘性树脂基板的一个面的第1布线图案，
25.所述第1布线图案的至少一部分位于在俯视观察时与所述传热部件重叠的区域的内侧，与所述发光元件电连接。
26.(7)根据上述(6)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
27.所述电路基板具有第2布线图案以及连结图案，所述第2布线图案配置于所述绝缘性树脂基板的一个面且与构成所述驱动电路的电子部件电连接，所述连结图案将所述第1布线图案与所述第2布线图案之间连结，
28.所述连结图案形成为宽度比所述第1布线图案和所述第2布线图案窄。
29.(8)根据上述(7)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
30.所述电路基板具有：
31.多个通孔，它们以贯通所述绝缘性树脂基板的状态配置，与所述第2布线图案热连接；以及
32.传热图案，其配置于所述绝缘性树脂基板的另一面，与所述多个通孔热连接。
33.(9)根据上述(8)所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
34.在隔着配置有构成所述驱动电路的电子部件的位置而与所述发光元件所在的一侧相分离的一侧，相对较多地配置有所述多个通孔。
35.(10)根据上述(1)～(9)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
36.所述发光元件配置于在俯视观察时与所述传热部件重叠的区域的内侧，
37.构成所述驱动电路的电子部件配置于在俯视观察时与所述传热部件重叠的区域的外侧。
38.(11)根据上述(1)～(10)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
39.所述电路基板经由导热性粘接剂安装于所述基板安装部。
40.(12)根据上述(1)～(11)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
41.所述散热器具有从与所述基板安装部相反的一侧突出的多个散热片。
42.(13)根据上述(1)～(12)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元，其特征在于，
43.所述车辆用灯具用光源单元具有灯座主体，所述灯座主体设置有所述散热器和连接器部，所述连接器部经由引线端子而与所述电路基板电连接。
44.(14)一种车辆用灯具，特征在于，所述车辆用灯具具有上述(1)～(13)中的任意一项所述的车辆用灯具用光源单元。
45.(15)根据上述(14)所述的车辆用灯具，其特征在于，
46.所述车辆用灯具用光源单元以拆装自如的方式安装于灯体。
47.发明效果
48.如上所述，根据本发明，能够提供能够提高散热性能的车辆用灯具用光源单元、以及具有这种车辆用灯具用光源单元的车辆用灯具。
附图说明
49.图1是示出具有本发明的一个实施方式的车辆用灯具用光源单元的车辆用灯具的结构的剖面图。
50.图2是示出车辆用灯具用光源单元的结构的立体图。
51.图3是示出车辆用灯具用光源单元的结构的分解立体图。
52.图4是示出车辆用灯具用光源单元的结构的主视图。
53.图5是沿着图4中所示的线段a-a的车辆用灯具用光源单元的剖面图。
54.图6是将在图5中所示的散热器上经由基板安装部安装有电路基板的部分放大后的截面示意图。
55.图7是示出电路基板的结构的俯视图。
56.标号说明
57.1：光源单元(车辆用灯具用光源单元)；2：发光元件；3：电路基板；4：基板安装部；5：散热器；6：引线端子；7：连接器部；8：灯座主体；9：电子部件；10：框体；11：密封树脂；12：布线图案；12a：第1布线图案；12b：第2布线图案；12c：连结图案；12d：传热图案；13：保护层；14：接合线；15：孔部；16：密封部件；17：导热性粘接剂；20：传热部件；30：绝缘性树脂基板；31：粘接层；32：通孔；100：车辆用灯具；101：壳体；102：透镜罩；103：灯体；104：垫片。
具体实施方式
58.下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
59.另外，在以下的说明所使用的附图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素的不同而使尺寸的比例尺不同来表示，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际情况相同。
60.作为本发明的一个实施方式，例如对图1所示的具有车辆用灯具用光源单元(以下称为“光源单元”。)1的车辆用灯具100进行说明。
61.另外，图1是示出具有光源单元1的车辆用灯具100的结构的剖面图。
62.此外，在以下所示的附图中，设定xyz正交坐标系，将x轴方向表示为光源单元1(车辆用灯具100)的前后方向(长度方向)，将y轴方向表示为光源单元1(车辆用灯具100)的左右方向(宽度方向)，将z轴方向表示为光源单元1(车辆用灯具100)的上下方向(高度方向)。
63.本实施方式的车辆用灯具100例如将本发明应用于在车辆(未图示。)的后端侧的两个角部进行红色发光的尾灯兼刹车灯。此外，本实施方式的光源单元1是搭载有可更换(替换)的led灯的带耦合器的灯座。
64.另外，在以下的说明中，只要没有特别说明，则“前”“后”“左”“右”“上”“下”这样的记载意味着从正面(车辆后方)观察车辆用灯具100(光源单元1)时的各个方向。因此，从正面(车辆前方)观察车辆时的各个方向为使前后左右相反的方向。
65.具体而言，如图1所示，该车辆用灯具100成为在灯体103的内侧收纳有本实施方式的光源单元1的结构，该灯体103由正面(前表面)开口的壳体101和覆盖该壳体101的开口的透明的透镜罩102构成。
66.光源单元1能够在从设置于壳体101(灯体103)的背面(后表面)侧的安装孔101a将其前表面侧插入到灯体103的内侧的状态下，经由环状的垫片(o形环)104以拆装自如的方式安装于安装孔101a的周围。
67.下面，参照图2～图7对本实施方式的光源单元1的具体结构进行说明。
68.另外，图2是示出光源单元1的结构的立体图。图3是示出光源单元1的结构的分解立体图。图4是示出光源单元1的结构的主视图。图5是沿着图4中所示的线段a-a的光源单元1的剖面图。图6是将在图5中所示的散热器5上经由基板安装部4安装有电路基板3的部分放大后的截面示意图。图7是示出电路基板3的结构的俯视图。
69.如图2～图5所示，本实施方式的光源单元1概略地具有：电路基板3，其设置有多个发光元件2；以及灯座主体8，其设置有安装有电路基板3的基板安装部4、使发光元件2发出的热散热到外部的散热器5和经由多个引线端子6而与电路基板3电连接的连接器部7。
70.电路基板3由角部带圆角的矩形平板状的印刷布线基板(pwb)构成。pwb例如能够使用fr-4等。
71.在电路基板3的一个面(前表面)设置有多个发光元件2、以及构成驱动这些多个发光元件2的驱动电路的多个电子部件9。
72.多个发光元件2由发出红色光(以下称为光。)的led构成。此外，led使用车辆照明用的高输出类型的led。另外，在本实施方式中，使用4个发光元件2。这4个发光元件2位于电路基板3的前表面侧的大致中央部，等间隔地排列配置(安装)于从成为彼此的中心的位置(电路基板3的大致中央部)向上下左右呈放射状分开的位置。
73.另外，关于发光元件2，除了上述的配置有4个发光元件2的结构以外，还能够采用在成为彼此的中心的位置追加1个发光元件2而配置有5个发光元件2的结构。
74.在电路基板3的前表面侧设置有框体10，该框体10将多个发光元件2发出的光朝向前方反射。框体10由圆筒状的白色部件构成，以包围多个发光元件2的周围的方式设置于电路基板3的前表面侧。
75.在框体10的内侧设置有对该框体10的内侧进行密封的透明的密封树脂11。密封树脂11的上表面以向框体10的外侧突出的状态形成为凸面状。另外，密封树脂11的上表面不限于凸面状，也可以是平面。
76.多个电子部件9位于比包围多个发光元件2的周围的框体10靠外侧的位置，配置(安装)于电路基板3的前表面侧。关于驱动电路，可以是使用电阻作为电子部件9的电阻电路，也可以是使用ic作为电子部件9的线性电路。
77.在电路基板3的前表面设置有多个布线图案12和覆盖布线图案12的保护层13，这多个布线图案12形成用于将多个发光元件2彼此串联或并联(在本实施方式中为串联)连接的布线、用于将发光元件2与电子部件9之间电连接的布线、用于将电子部件9与多个引线端
子6之间电连接的布线。布线图案12例如由铜(cu)或金(au)等金属箔(在本实施方式中为铜箔)构成。保护层13由抗蚀剂等绝缘树脂材料构成。
78.在电路基板3的前表面侧设置有用于将发光元件2与布线图案12之间电连接的多个接合线14。接合线14例如由金线构成。
79.在电路基板3中设置有在厚度方向上贯通该电路基板3的多个孔部15。在本实施方式中，在与平行于宽度方向而排列的3个引线端子6对应的位置，沿宽度方向排列地设置有3个孔部15。此外，在孔部15的周围设置有由上述的布线图案12的一部分形成的焊盘部(未图示。)。
80.光源单元1具有通过对散热器5和灯座主体8进行嵌件成型而使这些散热器5和灯座主体8一体化的构造。另外，光源单元1也可以是通过螺纹紧固等使分别形成的散热器5和灯座主体8一体化的构造。
81.散热器5例如由铝(al)或铁(fe)、铜(cu)等导电导热性高的金属材料构成。灯座主体8例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚酰胺(pa)等绝缘树脂材料构成。此外，灯座主体8例如也可以使用将碳或陶瓷、金属等热导率高的填料添加到树脂中而成的材料。
82.在本实施方式中，散热器5由在表面实施了黑色的耐酸铝处理的al构成。散热器5具有大致圆板状的基部5a、从基部5a的前表面侧的大致中央部呈截面为大致方形的形状突出的突起部5b、以及从基部5a的后表面侧以沿宽度方向排列的状态呈纵板状突出的多个散热片5c。
83.另一方面，灯座主体8具有大致圆板状的基部8a、从基部8a的前表面侧的大致中央部朝前方突出的截面为大致圆形的筒壁部8b、以及沿前后方向贯通筒壁部8b的内侧和基部8a的截面为大致方形的贯通孔8c。
84.此外，在筒壁部8b的外周面，沿周向排列设置有作为防止相对于上述安装孔101a转动的止转件和作为防止从上述安装孔101a脱落的防脱件的多个爪部8d。垫片104以贯通筒壁部8b的状态、且与基部8a接触的状态进行安装。
85.灯座主体8具有位于比贯通孔8c靠下方的位置且沿前后方向贯通筒壁部8b的内侧和基部8a的贯通孔8e、以及从基部8a的背面侧的贯通孔8e的周围朝后方突出的大致矩形筒状的灯座部8f。
86.连接器部7具有多个引线端子6。各引线端子6以沿前后方向贯通连接器部7的主体部7a的状态一体地安装于该连接器部7。以引线端子6位于灯座部8f的内侧的方式将主体部7a嵌合于贯通孔8e的内侧，由此构成连接器部7。
87.基板安装部4设置于筒壁部8b的内侧的前表面。散热器5和灯座主体8以将突起部5b嵌合于贯通孔8c且使彼此的基部5a、8a抵接的状态被一体化。此外，在突起部5b的末端与贯通孔8c之间，配置有对突起部5b的末端与贯通孔8c之间进行气密地密封的密封部件16。由此，在基板安装部4中，贯通孔8c露出的突起部5b的末端与筒壁部8b的内侧的前表面形成连续的平坦面。
88.电路基板3经由导热性粘接剂17安装于基板安装部4的前表面。由此，电路基板3成为经由导热性粘接剂17和基板安装部4而与散热器5热连接的状态。另一方面，电路基板3在该状态下与散热器5电绝缘。
89.多个引线端子6在贯通各个孔部15的状态下，通过焊接接合而与位于各孔部15的周围的焊盘部固定。由此，多个引线端子6与电路基板3的布线图案12电连接。
90.另外，在本实施方式中，成为经由上述的导热性粘接剂17在基板安装部4的前表面安装有电路基板3的结构，但是，也可以构成为在基板安装部4的前表面经由导热性润滑脂配置电路基板3，在这些电路基板3与基板安装部4之间额外设置固定部。
91.但是，在本实施方式的光源单元1中，如图6和图7所示，电路基板3的至少与发光元件2相对的位置的一部分由绝缘性的传热部件20构成。
92.传热部件20例如由氮化铝(aln)或氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)等热导率比构成电路基板3的绝缘性树脂基板(在本实施方式中为fr-4)高的绝缘材料构成。
93.其中，优选传热部件20由热导率比上述的由al(236w/m
·
k)构成的散热器5高的aln(200w/m
·
k左右)构成。另外，构成电路基板3的fr-4的热导率为0.5w/m
·
k左右。此外，在aln中，也存在热导率为170w/m
·
k左右的aln。
94.传热部件20配置于将绝缘性树脂基板30的一部分去除后的位置。具体而言，该传热部件20以与绝缘性树脂基板30相同的厚度形成为矩形平板状。另一方面，在绝缘性树脂基板30中设置有与该传热部件20对应的形状的开口部30a。传热部件20配置于该开口部30a的内侧。
95.此外，在传热部件20与开口部30a之间设置有嵌入于其间的绝缘性的粘接层31。粘接层31例如能够使用硅酮树脂或环氧树脂等。
96.由此，在电路基板3中，传热部件20与绝缘性树脂基板30一体化。此外，传热部件20形成为与绝缘性树脂基板30共面。
97.另外，传热部件20不限于上述的配置于将绝缘性树脂基板30的一部分开口的开口部30a的内侧的结构，例如也可以构成为配置于使绝缘性树脂基板30的一部分凹陷的凹部的内侧。此外，传热部件20不限于上述的经由粘接层31固定于绝缘性树脂基板30的结构，也可以构成为嵌入到开口部30a或凹部的内侧。
98.在电路基板3的前表面，多个发光元件2配置于在俯视观察时与传热部件20重叠的区域的内侧。即，这些多个发光元件2与传热部件20相对地配置。
99.另一方面，在电路基板3的前表面，多个电子部件9配置于在俯视观察时与传热部件20重叠的区域的外侧、且在俯视观察时与绝缘性树脂基板30重叠的区域的内侧。即，这些多个电子部件9与绝缘性树脂基板30相对地配置。
100.在本实施方式中，成为多个发光元件2的彼此的中心的位置和传热部件20的中心位置在俯视观察时一致。此外，散热器5的中心轴和传热部件20的中心轴彼此一致。
101.由此，在本实施方式的光源单元1中，能够使发光元件2发出的热w1经由传热部件20高效地传热(散热)到散热器5侧。
102.此外，在本实施方式的光源单元1中，在热导率高的传热部件20上配置发光元件2，在热导率低的绝缘性树脂基板30上配置电子部件9，由此，能够抑制从电子部件9侧向发光元件2侧传递的余热。
103.进而，在本实施方式的光源单元1中，能够使电子部件9发出的热w2很难通过粘接层31传递到传热部件20侧。
104.因此，在本实施方式的光源单元1中，能够抑制从电子部件9侧向发光元件2侧传递
的余热，并且防止发光元件2的温度上升。
105.此外，电路基板3具有上述的多个布线图案12中的、与发光元件2电连接的第1布线图案12a。第1布线图案12a的至少一部分位于在俯视观察时与传热部件20重叠的区域e的内侧。即，该第1布线图案12a以在俯视观察时跨越传热部件20与绝缘性树脂基板30之间的方式配置。
106.由此，在本实施方式的光源单元1中，能够使发光元件2发出的热w1从第1布线图案12a经由传热部件20高效地传热(散热)到散热器5侧。此外，能够通过第1布线图案12a提高传热部件20与绝缘性树脂基板30之间的固定强度。
107.此外，电路基板3具有上述的多个布线图案12中的、与电子部件9电连接的第2布线图案12b、以及将第1布线图案12a与第2布线图案12b之间连结的连结图案12c。
108.第2布线图案12b配置于比第1布线图案12a靠外侧的位置。连结图案12c在第1布线图案12a与第2布线图案12b之间，以比这些第1布线图案12a和第2布线图案12b窄的宽度形成。
109.由此，在本实施方式的光源单元1中，能够使电子部件9发出的热w2很难通过连结图案12c从第2布线图案12b侧传递到第1布线图案12a侧。因此，在本实施方式的光源单元1中，能够抑制从电子部件9侧向发光元件2侧传递的余热，并且防止发光元件2的温度上升。
110.此外，电路基板3具有沿厚度方向贯通绝缘性树脂基板30的多个通孔32、以及配置于绝缘性树脂基板30的另一面(后表面)的传热图案12d。
111.对沿厚度方向贯通绝缘性树脂基板30的孔部的内侧实施例如铜(cu)或金(au)等的镀层，由此形成多个通孔32。多个通孔32位于在俯视观察时与第2布线图案12b重叠的区域的内侧，由此与第2布线图案12b热连接。
112.传热图案12d是整面的布线图案(在本实施方式中为铜箔图案)，遍及绝缘性树脂基板30(电路基板3)的后表面中的、除了配置有进行电连接的布线图案的区域以外的整面来设置。传热图案12d与多个通孔32热连接。
113.此外，传热图案12d不构成进行电连接的布线图案，因此，也可以配置于传热部件20的面上。由此，能够使传热图案12d与传热部件20热连接。
114.在绝缘性树脂基板30(电路基板3)的后表面设置有覆盖传热图案12d的保护层13。在除了在俯视观察时与传热部件20重叠的区域e以外的区域设置该保护层13。
115.由此，在本实施方式的光源单元1中，能够使电子部件9发出的热w2从第2布线图案12b经由多个通孔32传热(散热)到传热图案12d，并且高效地传热(散热)到散热器5侧。
116.此外，在本实施方式的光源单元1中，还能够提高传热部件20与传热图案12d之间的热导性，能够使发光元件2发出的热w1经由传热部件20和传热图案12d高效地传热(散热)到散热器5侧。并且，能够通过传热图案12d提高传热部件20与绝缘性树脂基板30之间的固定强度。
117.此外，在配置有电子部件9的位置的两侧中远离发光元件2所在的一侧，相对较多地配置多个通孔32。即，在发光元件2所在的一侧的第2布线图案12b与隔着电子部件9位于相反的一侧的第2布线图案12b之间不对称地配置多个通孔32，减少发光元件2所在的一侧的通孔32的数量。
118.由此，在本实施方式的光源单元1中，能够使电子部件9发出的热w2很难传递到发
光元件2所在的一侧。因此，在本实施方式的光源单元1中，能够抑制从电子部件9侧向发光元件2侧传递的余热，并且防止发光元件2的温度上升。
119.另外，关于电子部件9，还能够构成为配置于绝缘性树脂基板30(电路基板3)的后表面。该情况下，省略上述的传热用的通孔32、传热图案12d，构成为在绝缘性树脂基板30(电路基板3)的后表面配置第2布线图案12b，且经由通孔32将第1布线图案12a与第2布线图案12b之间电连接即可。
120.如上所述，在本实施方式的光源单元1中，能够使上述的发光元件2、电子部件9发出的热w1、w2经由散热器5高效地散热到外部，能够提高其散热性能。
121.因此，在具有本实施方式的光源单元1的车辆用灯具100中，在应用于上述的尾灯兼刹车灯这种高亮度灯的情况下，也能够通过高散热性能来维持发光元件2的发光亮度。
122.此外，在本实施方式的光源单元1中，由绝缘性的传热部件20构成上述的电路基板3的至少与发光元件2相对的位置的一部分，由此，与将电路基板3(绝缘性树脂基板30)的整体设为aln这种传热部件20的结构相比，能够将其制造成本抑制得较低。
123.另外，本发明不必限于上述实施方式的内容，能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更。
124.例如，在上述实施方式中，例示了将本发明应用于上述的尾灯兼刹车灯的情况，但是，在构成尾灯兼刹车灯的情况下，除了上述的光源单元1以外，例如还能够与内透镜或外透镜、反射器、延伸件等其他部件进行组合。
125.此外，关于应用本发明的车辆用灯具，不限于上述的尾灯兼刹车灯，例如，能够将本发明广泛地应用于车辆用前照灯(头灯)、车宽灯(位置灯)、辅助前照灯(副头灯)、前部(后部)雾灯(fog lamp)、日间点亮用(drl)灯、盖灯、尾灯、刹车灯(停车灯)、倒车灯、方向指示器(转向灯)等车辆用灯具。
126.此外，关于应用了本发明的光源单元，除了上述的led以外，例如还能够使用激光二极管(ld)等发光元件。此外，关于发光元件发出的光的颜色，不限于上述的红色光，也可以是白色光或橙色光等，能够根据该光源单元的用途而适当变更。进而，关于发光元件的数量，不限于多个，也可以是1个。此外，关于发光元件的配置，也能够适当施加变更。