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CN106870965A - 光源单元以及使用该光源单元的灯具 - Google Patents

光源单元以及使用该光源单元的灯具 Download PDF

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Abstract

本发明要提供一种能够减少通电不良的光源单元以及使用该光源单元的灯具。光源单元(30)具有：散热部件(32)，其具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性；发热部件(33)，其具有发热部件主体(33A)以及管脚端子(33B)，该发热部件主体在贯通散热部件的贯通孔(32F)的一个开口侧固定于散热部件，该管脚端子与发热部件主体连接，插入贯通孔中；基板(31)，其在贯通孔的另一个开口侧固定于散热部件，具有与从该另一个开口凸出的管脚端子连接的配线(35A)；以及缓和部件(34)，其具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性，并设置为，使以与散热部件的膨胀相应地施加于管脚端子的力缓和。

Description

光源单元以及使用该光源单元的灯具
技术领域
本发明涉及光源单元以及使用该光源单元的灯具。
背景技术
作为灯具，已知例如使用了下述光源单元的灯具，该光源单元的构造为，将作为发光部件的半导体激光封装件经由金属制的散热部件而配置于基板上(参照下述专利文献1)。
下述专利文献1所公开的半导体激光封装件具有作为基台的管座(stem)，该管座被压入于在电路基板的一个面上配置的金属制的散热板的孔中并固定。在该管座搭载有激光元件，以包围该激光元件的方式在管座上设置有管状的帽部(cap)。在激光元件连接有棒状的引线端子，该引线端子插入沿电路基板的厚度方向贯通的孔中，固定于电路基板的电路图案。
专利文献1：日本特愿2006－278361号公报
另外，在上述专利文献1的光源单元中，位于半导体激光封装件的一端侧的管座被固定于散热板，位于该半导体激光封装件的另一端侧的引线端子被固定于基板。因此，例如，在因温度变化等而散热板发生了膨胀的情况下，存在对半导体激光封装件的引线端子作用沿该引线端子的长度方向拉拽的力的倾向。在该拉拽的力作用于引线端子的情况下，担心发生该引线端子和电路基板的电路图案的通电不良。
发明内容
因此，本发明的目的在于，要提供一种能够减少通电不良的光源单元以及使用该光源单元的灯具。
为了实现上述目的，本发明的光源单元的特征在于，具有：散热部件，其具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性；发热部件，其具有发热部件主体以及管脚端子，该发热部件主体在贯通所述散热部件的贯通孔的一个开口侧固定于所述散热部件，该管脚端子与所述发热部件主体连接，插入所述贯通孔中；基板，其在所述贯通孔的另一个开口侧固定于所述散热部件，具有与从所述另一个开口凸出的管脚端子连接的配线；以及缓和部件，其具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性，并设置为，使与所述散热部件的膨胀相应地施加于所述管脚端子的力缓和。
在上述光源单元中，在具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性的散热部件，在贯通孔的一个开口侧固定有发热部件的发热部件主体，在该贯通孔的另一个开口侧配置有基板。另外，发热部件的管脚端子经由散热部件的贯通孔而固定于基板的配线。因此，散热部件有时因发热部件主体的热量而膨胀。
另一方面，在本发明的光源单元中，设置有缓和部件，以使与散热部件的膨胀相应地施加于管脚端子的力缓和，该缓和部件具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性。因此，即使散热部件有时因发热部件主体的热量而膨胀，缓和部件也起到将该散热部件的膨胀缓和的作用。
因此，与省略缓和部件的情况相比，在本发明的光源单元中，减弱以与散热部件的膨胀相应地沿管脚端子的长度方向拉拽的方式在管脚端子产生的力，减少产生该管脚端子和基板的配线的通电不良的情况。
此外，上述缓和部件为板状，能够配置于上述散热部件和上述基板之间。另外，上述缓和部件为颗粒状，能够分散于上述散热部件或者上述基板中。
发明的效果
如上所述，根据本发明，能够提供可以减少通电不良的光源单元以及使用该光源单元的灯具。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的灯具的概略的剖视图。
图2是表示第1实施方式中的光源单元的概略的剖视图。
图3是表示第2实施方式中的光源单元的概略的剖视图。
标号的说明
1…灯具
2…框体
3…灯具单元
20…基底板
30…光源单元
31…基板
32…散热部件
33…发光部件
34、74…缓和部件
35A…配线
35B…热敏电阻
35C…连接器
36…焊料
40…光控制单元
50…散热单元
60…光学单元
具体实施方式
下面，与附图一起例示出用于实施本发明所涉及的光源单元以及使用该光源单元的灯具的方式。下面例示出的实施方式是用于使本发明容易理解的实施方式，并不是用于限定地解释本发明的实施方式。本发明能够进行变更、改良，而不脱离其主旨。
(1)第1实施方式
图1是表示第1实施方式中的灯具的概略的剖视图。如图1所示，本实施方式的灯具1是在车辆中使用的灯具，是在车辆前方配置的车辆用前照灯。该灯具1具有框体2、和收容于该框体内的灯具单元3。
＜框体2＞
框体2具有下述主要的构成要素：灯壳11、透光罩12以及后罩13。在灯壳11的前方形成有开口11A，透明的透光罩12以闭塞该开口11A的方式固定于灯壳11。另外，在灯壳11的后方形成有比前方小的开口11B，后罩13以闭塞该开口11B的方式固定于灯壳11。
由灯壳11、透光罩12和后罩13形成的空间是灯室LR，在该灯室LR内收容有灯具单元3，其中，该透光罩12闭塞该灯壳11的前方的开口，该后罩13闭塞该灯壳11的后方的开口11B。
＜灯具单元3＞
灯具单元3具有下述主要的构成要素：基底板20、光源单元30、光控制单元40、散热单元50以及光学单元60。
基底板20是金属制的板状部件，固定于框体2的灯壳11。在该基底板20具有贯通该基底板20的开口21。该开口21配置于从光源单元30射出的光所通过的光路上。在本实施方式的情况下，开口21设为沿在灯壳11的前方设置的开口11A的开口面大致平行的状态。
光源单元30是灯具1中的、射出点灯用的光的单元。光控制单元40是对针对光源单元30的电源的接通和断开的切换、从该光源单元射出的光的亮度、配光图案等进行调整的单元。
散热单元50是使在光源单元30产生的热量扩散的单元。本实施方式的散热单元50具有下述主要的构成要素：散热器51及冷却风扇52。
散热器51具有金属制的基座板51A，在该基座板51A的一个面侧，与基座板51A一体地设置有多个散热鳍片51B。在设置有该散热鳍片51B的一侧的相反侧的基座板51A的面，载置有光源单元30及光控制单元40，该光源单元30及光控制单元40固定于基座板51A。冷却风扇52与散热鳍片51B隔着间隙配置，固定于散热器51。
在本实施方式的散热单元50中，在光源单元30及光控制单元40所发出的热量从基座板51A传递至散热鳍片51B的基础上，该散热鳍片51B由冷却风扇52进行冷却。因此，在本实施方式的散热单元50中，光源单元30及光控制单元40的热量高效地扩散。
光学单元60是对从光源单元30射出的光进行处理的单元。本实施方式的光学单元60具有下述主要的构成要素：反射镜61、投影透镜62及遮光罩63。
反射镜61由曲面状的板材构成，以覆盖于光源单元30的方式固定于散热器51的基座板51A。在该反射镜61中，将与光源单元30相对的面设为反射面61A。反射面61A以旋转椭圆曲面为基调，在该椭圆曲面的第1焦点、第2焦点中的第1焦点位置或其附近的位置，配置有光源单元30。从光源单元30射出的光的至少一部分由反射面61A向投影透镜62侧进行反射。
投影透镜62是非球面平凸透镜或者双凸透镜。在该投影透镜62中，将从光源单元30射出的光所入射的一侧的面即入射面62A设为平面状或者凸面状，将该光所射出的一侧的面即出射面62B设为向射出方向鼓出的凸面状。在本实施方式的情况下，以投影透镜62的后方焦点位于反射镜61的反射面61A的第2焦点或其附近的方式，配置有投影透镜62。即，在本实施方式的灯具单元3中，采用PES(Projector Ellipsoid System)光学系统。
在投影透镜62的外周形成有凸缘部62C，该凸缘部62C熔敷于透镜保持架62D的一端。该透镜保持架62D的投影透镜62侧的相反侧的端部，通过螺钉固定等而固定于基底板20，对该投影透镜62进行保持。
遮光罩63是遮挡从光源单元30射出的光的一部分的部件。遮光罩63固定于基底板20的投影透镜62侧的相反侧的面。从光源单元30射出并由反射镜61反射的光的一部分照射至该遮光罩63。该光的一部分被遮光罩63遮挡而不入射至投影透镜62，其他一部分被遮光罩63反射而入射至投影透镜62。这样，利用遮光罩63对来自光源单元30的光进行控制而入射至投影透镜62，因此，从投影透镜62射出的光形成所期望的配光图案。
在本实施方式的光学单元60中，如上所述，投影透镜62经由透镜保持架62D而固定于基底板20，遮光罩63固定于基底板20。因此，投影透镜62和遮光罩63的相对位置被准确地确定。另外，在本实施方式的光学单元60中，反射镜61及光源单元30也经由散热单元50而固定于基底板20。因此，光源单元30、反射镜61、遮光罩63及投影透镜62的各相对位置也被准确地确定。因此，能够准确地预测从光源单元30射出并经由遮光罩63入射至投影透镜62的光的光路。此外，在本实施方式中示出遮光罩63被固定的例子，但例如也可以使遮光罩63可动。在该情况下，例如通过由光控制单元40对遮光罩63的移动进行控制，从而能够使配光图案变化。
＜光源单元30＞
图2是表示第1实施方式中的光源单元30的概略的剖视图。如图2所示，本实施方式的光源单元30具有下述主要的构成要素：基板31、散热部件32、发光部件33以及缓和部件34。
基板31例如是由玻璃环氧树脂等构成的绝缘板。在该基板31设置有规定图案的配线35A，在该配线35A的规定部位设置有热敏电阻35B及连接器35C等电路元件。另外，在基板31设置有沿基板31的厚度方向贯通基板31的贯通孔31A。此外，为了便于说明，热敏电阻35B及连接器35C在图1中未以剖面示出。
散热部件32是使在发光部件33产生的热量扩散的部件，具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性。本实施方式的散热部件32是使用以铝等金属为代表的热传导性材料形成的，主要热传导至散热器51。
该散热部件32具有下侧底座部32A、上侧底座部32B、连结部32C及支撑部32D。下侧底座部32A是配置基板31的一部分的部位，上侧底座部32B是配置发光部件33的一部分的部位。连结部32C是以在下侧底座部32A和上侧底座部32B之间设置内部空间CS的方式将下侧底座部32A和上侧底座部32B相连的部位。支撑部32D隔着内部空间CS而位于连结部32C的配置部位的相反侧，是对上侧底座部32B进行支撑的部位。
在连结部32C设置有供基板31插入的开口32E，经由该开口32E，基板31的一部分载置于下侧底座部32A而收容于内部空间CS。在上侧底座部32B，在载置发光部件33的一部分的区域设置沿上侧底座部32B的厚度方向贯通上侧底座部32B的贯通孔32F。在下侧底座部32A，在与上侧底座部32B的贯通孔32F的下侧相应的区域，形成将内部空间CS和散热部件32的外部连通的开口部32G。
发光部件33具有发光部件主体33A、和与该发光部件主体33A连接的管脚端子33B，在本实施方式中设为CAN封装件。此外，为了便于说明，发光部件33在图1中未以剖面示出。
发光部件主体33A具有管座33C及帽部33D，配置于在散热部件32的上侧底座部32B设置的贯通孔32F的一个开口侧。管座33C是金属制的台座，在散热部件32的上侧底座部32B通过粘接剂G而固定于内部空间CS侧的面的相反侧的面。帽部33D是金属制的箱部件，在管座33C处设置于与上侧底座部32B相对的面的相反侧的面上。发光元件(未图示)收容于由这些管座33C和帽部33D形成的内部空间。发光元件例如设为半导体激光元件，从该半导体激光元件射出的光的波长域设为例如380nm～470nm。在该发光元件连接有作为阳极的管脚端子33B和作为阴极的管脚端子33B这至少2根。
管脚端子33B在与管座33C绝缘的状态下固定于管座33C，插入散热部件32的上侧底座部32B的贯通孔32F、和在该散热部件32的内部空间CS配置的基板31的贯通孔31A中。在该基板31处，从与散热部件32的上侧底座部32B相对的面的相反侧的面凸出的管脚端子33B的一部分、和在该基板31设置的配线35A的一部分通过焊料36而固定。此外，在散热部件32的贯通孔32F和管脚端子33B之间设置有管状的绝缘部件37。管状的绝缘部件37在与散热部件32的贯通孔32F的内周面和管脚端子33B的外周面抵接的状态下嵌入该散热部件32，从该散热部件32的贯通孔32F凸出而延伸至基板31。利用该绝缘部件37，抑制作为阳极的管脚端子33B和作为阴极的管脚端子33B经由散热部件32而短路的情况。
缓和部件34是为了使与散热部件32的膨胀相应地施加于发光部件33的管脚端子33B的力缓和而设置的部件。本实施方式的缓和部件34为板状，配置于散热部件32和基板31之间。
具体而言，缓和部件34层叠于在下侧底座部32A载置的基板31中的、插入散热部件32的开口32E的区域上。另外，缓和部件34的一个面与基板面抵接，缓和部件34的另一个面与散热部件32的开口32E的内周面抵接，该缓和部件34由基板31和散热部件32夹持而固定于散热部件32。
另外，缓和部件34具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性。作为具有负的热膨胀性的材料，能够举出例如BiNi1-xFexO3(铋·镍·铁氧化物)或者SrCu3Fe4Ol2(锶·铜·铁氧化物)等，使用该材料来构成缓和部件34。
如以上说明所述，在具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性的散热部件32，在贯通孔32F的一个开口侧固定有发光部件33的发光部件主体33A，在该贯通孔32F的另一个开口侧固定有基板31。另外，发光部件33的管脚端子33B经由散热部件32的贯通孔32F而固定于基板的配线35A。因此，散热部件32有时因发光部件主体33A的热量而膨胀。
另一方面，在本实施方式的灯具1中，在与基板31及散热部件32抵接的状态下，在该基板31和散热部件32之间配置有板状的缓和部件34，该缓和部件34具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性。因此，在散热部件32因发光部件主体33A的热量而膨胀的情况下，在该散热部件32和基板31之间配置的缓和部件34收缩。因此，减少固定于散热部件32的发光部件主体33A、和与固定于该散热部件32的基板31连接的管脚端子33B之间的距离变大的情况，减少以沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力。
如上所述，在本实施方式的灯具1中，缓和部件34缓和以与散热部件32的膨胀相应地沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力。其结果，与省略缓和部件34的情况相比，在本实施方式的灯具1中，减少在将管脚端子33B和基板31的配线35A固定的焊料36处产生裂纹等的情况，减少该管脚端子33B和配线35A发生通电不良的情况。
另外，上述BiNi1-xFexO3具有－187[ppm/℃]的线膨胀系数，铝具有21.3[ppm/℃]的线膨胀系数。在本实施方式的缓和部件34使用BiNi1-xFexO3形成，本实施方式的散热部件32使用铝形成的情况下，如果该缓和部件34的厚度为1[mm]，则在计算上，缓和部件34进行收缩，以对抗散热部件32的膨胀。因此，以与散热部件32的膨胀相应地沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力被缓和部件34大致抑制。
另外，上述SrCu3Fe4Ol2具有－25[ppm/℃]的线膨胀系数。在本实施方式的缓和部件34使用SrCu3Fe4Ol2形成，本实施方式的散热部件32使用铝形成的情况下，如果该缓和部件34的厚度为1.73[mm]，则在计算上，缓和部件34进行收缩，以对抗散热部件32的膨胀。因此，以与散热部件32的膨胀相应地沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力被缓和部件34大致抑制。
此外，即使将缓和部件34的厚度设为小于象对抗散热部件32的膨胀那样的厚度，与省略该缓和部件34的情况相比，也能够以与设置有缓和部件34的情况相对应地使散热部件32的膨胀缓和。
(2)第2实施方式
对本实施方式的光源单元30的构成要素中的与第1实施方式相同或者等同的构成要素标注与上述第1实施方式相同的参照标号，适当地省略与该第1实施方式重复的说明。
图3是表示第2实施方式中的光源单元30的概略的剖视图。如图3所示，在本实施方式的光源单元30中，取代第1实施方式的缓和部件34而应用缓和部件74。
即，第1实施方式的缓和部件34为板状，配置于散热部件32和基板31之间。与此相对，本实施方式的缓和部件74为颗粒状，分散于散热部件32中。
因此，在散热部件32因发光部件主体33A的热量而膨胀的情况下，分散于该散热部件32中的缓和部件74收缩，散热部件32处的热的膨胀度减少。因此，减少固定于散热部件32的发光部件主体33A、和与固定该散热部件32的基板31连接的管脚端子33B之间的距离变大的情况，减小以沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力。
如上所述，在本实施方式的灯具1中，缓和部件74缓和以与散热部件32的膨胀相应地沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力。其结果，在本实施方式中，与上述第1实施方式同样地，减少在将管脚端子33B和基板31的配线35A固定的焊料36处产生裂纹等的情况，减少该管脚端子33B和配线35A发生通电不良的情况。
另外，在本实施方式的缓和部件74使用BiNi1-xFexO3或者SrCu3Fe4Ol2形成，散热部件32使用铝形成的情况下，通过仅使少量的缓和部件74分散于散热部件32中，在计算上，就使缓和部件74进行收缩，以对抗散热部件32的膨胀。因此，以与散热部件32的膨胀相应地沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力被缓和部件74大致抑制。
此外，即使将缓和部件74分散于散热部件32中的量设为少于象对抗该散热部件32的膨胀那样的量，与省略该缓和部件74的情况相比，也以与设置有缓和部件74的情况相对应地使散热部件32的膨胀缓和。
在本实施方式中，颗粒状的缓和部件74分散于散热部件32中。但是，对于该缓和部件74，也可以取代分散于散热部件32的情况而分散于基板31中，也可以分散于该散热部件32及基板31这两者中。
(3)变形例
在上述第1实施方式中，板状的缓和部件34配置于散热部件32和基板31之间，在上述第2实施方式中，颗粒状的缓和部件74分散于散热部件32中。但是，缓和部件不限定于上述第1实施方式或者上述第2实施方式。例如，上述第1实施方式或者上述第2实施方式中的管状的绝缘部件37也可以使用BiNi1-xFexO3或者SrCu3Fe4Ol2等材料而设为缓和部件。
如上所述，该管状的绝缘部件37在与散热部件32的贯通孔32F的内周面和管脚端子33B的外周面抵接的状态下嵌入该散热部件32。因此，在将管状的绝缘部件37设为缓和部件的情况下，在散热部件32因发光部件主体33A的热量而膨胀时，该缓和部件以包围管脚端子33B的方式收缩。因此，相对于以沿管脚端子33B的长度方向拉拽的方式在管脚端子33B产生的力逆向的力，直接施加于管脚端子33B。
此外，在上述第1实施方式中将管状的绝缘部件37设为缓和部件的情况下，可以省略缓和部件34，也可以不省略。但是，在不省略缓和部件34的情况下，优选使管状的缓和部件(绝缘部件37)的负的热膨胀率大于板状的缓和部件34的负的热膨胀率。
另外，在上述实施方式中，将散热部件32设为相对于散热器51独立的部件，但也可以作为一体的部件而成型。
另外，在上述实施方式中，应用了具有发光部件主体33A和管脚端子33B的发光部件33而作为发热部件。但是，对于发热部件，只要具有发热部件主体和与该发热部件主体连接的管脚端子即可，不限定于发光部件33。
另外，在上述实施方式中，作为将管脚端子33B的一部分和配线35A的一部分连接的连接部件，利用焊料36进行了固定。但是，对于连接部件，只要是埋在管脚端子33B的一部分和配线35A的一部分之间而电连接且机械连接的连接部件即可，不限定于焊料36。
另外，在上述实施方式中，应用了车辆用前照灯来作为灯具的例子。但是，灯具不限于上述实施方式。在用于车辆的灯具的情况下，也可以应用尾灯等标识灯，也可以应用内部装饰照明。另外，应用了PES光学系统来作为光学单元60，但也可以应用抛物线光学系统、也可以应用单焦点光学系统。另外，本发明的灯具也可以是在除车辆以外使用的灯具。
工业实用性
根据本发明，提供能够减少通电不良的光源单元以及使用该光源单元的灯具，能够在车辆用灯具等领域中利用。

Claims (5)

1.一种光源单元，其特征在于，具有：
散热部件，其具有与温度的上升相应地使体积膨胀的正的膨胀性；
发热部件，其具有发热部件主体以及管脚端子，该发热部件主体在贯通所述散热部件的贯通孔的一个开口侧固定于所述散热部件，该管脚端子与所述发热部件主体连接，插入所述贯通孔中；
基板，其在所述贯通孔的另一个开口侧固定于所述散热部件，具有与从所述另一个开口凸出的管脚端子连接的配线；以及
缓和部件，其具有与温度的上升相应地使体积收缩的负的热膨胀性，并设置为，使与所述散热部件的膨胀相应地施加于所述管脚端子的力缓和。
2.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，
所述缓和部件为板状，配置于所述散热部件和所述基板之间。
3.根据权利要求1所述的光源单元，其特征在于，
所述缓和部件为颗粒状，分散于所述散热部件或者所述基板中。
4.一种灯具，其特征在于，
具有所述权利要求1至3中任一项所记载的光源单元。
5.根据权利要求4所述的灯具，其特征在于，
所述光源单元在车辆中使用。
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