JP2005217354A - 発光素子ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子の導電路への接続を簡単に行えるようにする。
【解決手段】 ソケット２１にはＬＥＤ１０が載置され、一対の接続端子３０が各リード端子１３Ａ，１３Ｂを押さえて接続を取りつつ装着される。各接続端子３０には圧接刃３６が形成される。負側のリード端子１３Ｂと接続された接続端子３０には、別体として形成されて装着された放熱板４０が接続される。これによりＬＥＤユニットＵが構成される。ＬＥＤユニットＵの圧接刃３６が、導電路となる被覆電線５０に圧接されて接続され、ＬＥＤ１０の各リード端子１３Ａ，１３Ｂが対応する被覆電線５０と電気的に接続された状態となる。ＬＥＤ１０は通電されると、特に負側で発熱する傾向にあるが、放熱板４０により有効に放熱される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオード等の発光素子ユニットに関する。

近年、車両用灯具の一部には、光源として口金付きバルブやウェッジベースバルブ等の電球に代わり、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＬＥＤの配設構造はより具体的には、灯具本体内に導電路を構成するバスバーが収容され、複数のＬＥＤが所定位置に配されて、それぞれのリード端子がバスバー上にレーザ溶接により接続された構造となっている。
特開２０００−２２２９１５公報

すなわち従来では、導電路にバスバーが用いられていたため、ＬＥＤを接続するのに、レーザ溶接といった大掛かりで面倒な作業を伴っていた。またレーザ溶接の場合はＬＥＤに熱が加わり、その輝度低下を招くおそれがあった。さらに車種によっては、ＬＥＤの配置が異なる場合もあるが、配置が変わるごとに適合したバスバーを準備する必要がある等、配置換えに関して簡単に対応できないという問題もあった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものである。

請求項１の発明は、発光素子が装着されるソケットには、前記発光素子の各リード端子と個々に弾力的に接続される接続端子が設けられ、各接続端子には、電線に圧接可能な圧接部が設けられているところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、少なくとも負側のリード端子と接続される接続端子には、放熱板が設けられているところに特徴を有する。
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記放熱板が前記接続端子とは別体に形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
ソケットに装着された発光素子は、各リード端子が同ソケットに設けられた接続端子と弾性的に接続された状態でユニット化される。導電路は電線によって形成され、ユニットにおける接続端子の圧接部が電線に圧接されることにより、発光素子が導電路と接続される。
発光素子を導電路に電気的に接続する作業としては、その発光素子が装着されたユニットの接続端子の圧接部を、電線に圧接するだけで良いから、簡単に行うことができる。発光素子に熱的負荷が掛からないから、輝度低下を招くことも防止される。導電路が電線であると、それを適宜に湾曲して配線する等により、ユニットすなわち発光素子の配置の自由度を広げることができる。

＜請求項２の発明＞
発光素子は通電されると、特に負側で発熱する傾向にあるが、負側のリード端子と接続された接続端子には放熱板が設けられているから、熱が有効に放散される。そのため、発光素子の故障が少なくでき、また耐用寿命も延ばすことができる。
＜請求項３の発明＞
接続端子の素材には例えばばね鋼板等が必要であるが、別体としたことで放熱板には安価な鉄板等が使用できる。もって、製造コストの低減を図ることができる。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。この実施形態では、車両用灯具の光源、例えばリヤコンビネーションランプのうちの、車幅灯を兼ねてブレーキ操作に連動して点灯するテール・ストップランプに発光ダイオード１０（以下、ＬＥＤ１０という）を使用する場合を例示している。
図７に示すように、図示９個のＬＥＤ１０が、灯具本体内に収容されるベース２０に対して３次元的に配設されている。

より具体的には、ソケット２１にＬＥＤ１０を装着してなるユニットＵが３個ずつ階段状に配され、さらにこの３個一組の列が横方向に３列階段状に配されることで、９個のＬＥＤ１０が３次元的に配設されている。
なお実際には、各ユニットＵのソケット２１は、縦横の階段状をなすように一体的に形成されて上記したベース２０を構成しているが、以下では、９個の独立したユニットＵが一体化されたものとして説明する。

ユニットＵは、図１ないし図３に示すように、ＬＥＤ１０と、ソケット２１と、一対の接続端子３０と、１枚の放熱板４０とから構成されている。
ＬＥＤ１０は、ブロック状の本体部１１の上面に発光部１２を突出して設けた形状であって、本体部１１の下面からは、左右一対の板状のリード端子１３Ａ，１３Ｂが突出され、それぞれの突出端は外側に向けて直角曲げされている。正面（図１の左手前）から見た左側が正側のリード端子１３Ａ、右側が負側のリード端子１３Ｂとされ、負側については、本体部１１における対応する角部が切除されて目印１４が形成されている。

ソケット２１は合成樹脂材により厚肉の板状に形成され、上記したように、９枚が縦横の階段状をなすように一体的に形成されることにより、ベース２０が構成されている。
接続端子３０は、導電性並びに弾力性に優れた金属板、例えばばね鋼板をプレス成形して形成されており、両接続端子３０は同一形状である。接続端子３０は略門形に曲げ形成され、上辺部分が下側に凹み形成されて弾性接触部３１となっている。
弾性接触部３１の手前側の端縁からは、短寸の取付脚３２が垂下して設けられ、その垂下端が外方の斜め上向きに曲げられて取付片３３が形成されている。一方、奥側の端縁からは長寸の接続脚３５が垂下して設けられ、その垂下端には圧接刃３６が形成されている。圧接刃３６には、下方に開口した圧接溝３７が切られている。また、接続脚３５における圧接刃３６の上方位置には、外方の斜め上方を向いた係止片３８が、切り起こしにより形成されている。

これに対して、ソケット２１の上面における左右の領域には、上記した接続端子３０の取付脚３２と接続脚３５とを上方から挿入可能な前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂが、上下両面を貫通してそれぞれ形成されている。前側の挿入溝２２Ａの前面と、後側の挿入溝２２Ｂの後面とには、図３に示すように、接続端子３０における取付片３３と係止片３８とがそれぞれ係止可能な係止溝２３Ａ，２３Ｂが形成されている。詳しくは後記するように、接続端子３０の弾性接触部３１が、ＬＥＤ１０のリード端子１３Ａ，１３Ｂをソケット２１の上面に弾性的に押さえつつ両脚３２，３５が対応する挿入溝２２Ａ，２２Ｂに正規に挿入された場合に、取付片３３並びに係止片３８が対応する係止溝２３Ａ，２３Ｂに係止可能となっている（図６参照）。

また、ソケット２１における正面から見た右側の領域（負側のリード端子１３Ｂが位置する領域）には、放熱板４０が装着されている。この放熱板４０は、熱伝導性に優れた金属板、例えば鉄板をプレス成形して形成されており、全体としては、ソケット２１の上面における右側の領域よりも一回り小さい上面板４１の左右両側縁から、ソケット２１の厚さの３倍近くの高さを持った側板４２が垂下状に形成された、門形断面に形成されている。
放熱板４０の上面板４１には、接続端子３０の取付脚３２と接続脚３５とを上方から挿入可能な前後の窓孔４３が開口されている。また、両側板４２には、外方の斜め上方を向いた掛止片４４が、前後一対ずつ切り起こしにより形成されている。

これに対して、ソケット２１の上面における右側の領域では、放熱板４０の上面板４１がほぼ面一に嵌る凹面２４が形成され、その左右両側縁に、側板４２が差し込まれる差込溝２５が下面に貫通して形成されている。したがって右側の領域では、前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂがこの凹面２４に形成されており、放熱板４０の上面板４１の両窓孔４３は、両挿入溝２２Ａ，２２Ｂと整合した位置に形成されている。
また、図２に示すように、左側の差込溝２５における左側面と、右側の差込溝２５における右側面には、それぞれ前後２箇所ずつ、両側板４２の掛止片４４が掛止される掛止溝２６が形成されている。

ソケット２１の下面には、接続端子３０の接続脚３５が挿入される後側の挿入溝２２Ｂの下方に対応して、四角柱状をなす電線圧接部２７が一体に突設されている。この電線圧接部２７には、左右の幅方向の中央部において、被覆電線５０を下方から径方向に挿入可能な前後方向に貫通した電線挿入溝２８が、全高にわたって形成されている。一方、後側の挿入溝２２Ｂの直下に連通して、同幅の圧接刃挿入溝２９が下面に開放して形成されている。圧接刃挿入溝２９は電線挿入溝２８と直交して形成されている。

組み付けは以下のようにして行われる。各ユニットＵにおいて、まず放熱板４０の両側板４２が、ソケット２１の凹面２４における左右の差込溝２５に差し込まれる。差し込みの終盤になると、放熱板４０の掛止片４４が弾性変形しつつ押し込まれ、上面板４１が凹面２４に嵌るまで押し込まれると、図５に示すように、掛止片４４が復元して掛止溝２６に嵌ることで、放熱板４０が抜け止めされて取り付けられる。この状態では、両側板４２の下端側がソケット２１の下面に大きく突出するとともに、凹面２４の前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂと、上面板４１の窓孔４３とが連通した状態となる。

次に、ＬＥＤ１０がソケット２１の上面に載置される。ＬＥＤ１０は、目印１４によって、負側のリード端子１３Ｂが右を向いた姿勢を取り、負側のリード端子１３Ｂが、上記した放熱板４０の上面板４１における前後の窓孔４３の間の位置に、一方の正側のリード端子１３Ａが、ソケット２１の上面の左側の領域における前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂの間の位置にそれぞれ載せられる。
最後に両接続端子３０が、ともに取付脚３２を手前にした姿勢で装着される。右側の接続端子３０は、取付脚３２と接続脚３５とが放熱板４０の窓孔４３を通して凹面２４における前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂに挿入される。接続端子３０は、取付片３３と係止片３８とが弾性変形しつつ押し込まれ、弾性接触部３１が負側のリード端子１３Ｂに当たったのち、弾性変形しつつさらに所定量押し込まれたところで、図６に示すように、取付片３３と係止片３８とが復元して係止溝２３Ａ，２３Ｂに嵌って抜け止めされる。弾性接触部３１は、その弾発力により、負側のリード端子１３Ｂを放熱板４０の上面板４１に押し付ける。

左側の接続端子３０は、取付脚３２と接続脚３５とがソケット２１の上面の左側の領域における前後の挿入溝２２Ａ，２２Ｂに挿入される。接続端子３０は、同じく取付片３３と係止片３８とが弾性変形しつつ押し込まれ、弾性接触部３１が正側のリード端子１３Ａに当たったのち、弾性変形しつつさらに所定量押し込まれたところで、取付片３３と係止片３８とが復元して係止溝２３Ａ，２３Ｂに嵌って抜け止めされる。弾性接触部３１は、弾発力で正側のリード端子１３Ａに押し付けられる。
また、両接続端子３０の各圧接刃３６は、図５に示すように、電線圧接部２７の圧接刃挿入溝２９内に上方から挿入される。

以上によって各ＬＥＤユニットＵの組み付けが完了し、このＬＥＤユニットＵでは、ＬＥＤ１０の正負のリード端子１３Ａ，１３Ｂが、それぞれ圧接刃３６を有する接続端子３０に接続され、かつ負側のリード端子１３Ｂには、併せて放熱板４０が接続された状態とされる。放熱板４０は、上記したようにソケット２１の下面に大きく突出される。また、圧接刃３６は、圧接刃挿入溝２９に挿入され、圧接溝３７が電線挿入溝２８と整合した状態となる。

各ＬＥＤユニットＵの組み付けが完了したら、各ＬＥＤ１０間が所定に接続される。この実施形態では、図８に示すように、縦に階段状に配された３個のＬＥＤ１０が直列に接続され、この３個一組が並列接続される。そのため、ＬＥＤ１０間の接続としては、各組において、隣り合うＬＥＤユニットＵの間で、正側の接続端子３０と負側の接続端子３０とが順次に接続されることになる。

接続用の導電路には、被覆電線５０が使用される。被覆電線５０は、各接続端子３０の圧接刃３６に圧接される。例えば図５及び図６に示すように、被覆電線５０における所定の圧接位置が、圧接用の治具５５によって電線圧接部２７の電線挿入溝２８に下方から挿入されて、引き続いて圧接刃３６の圧接溝３７に下方から押し込まれ、それに伴い被覆電線５０の被覆５１が破断されて圧接刃３６が芯線５２と接触する。これにより、ＬＥＤユニットＵにおけるＬＥＤ１０のリード端子１３Ａ，１３Ｂが、対応する被覆電線５０と電気的に接続されることになる。
治具５５は、被覆電線５０の圧接の完了後に外される。なお治具５５と同様の形状の受け台を別途形成して、ソケット２１の下面に取付可能としておき、被覆電線５０の圧接後にソケット２１の下面に引き続いて残すようにしてもよい。

このように接続されたＬＥＤ１０群は、ダイオード、抵抗等からなる制御回路（図示せず）を介して、電源側と接続される。
そして例えば夜間等には、テール用入力信号として所定値の電流が常時通電されて、ＬＥＤ１０がテールランプとして機能すべく相対的に低い輝度で点灯し、その間ブレーキ操作がなされると、ストップ用入力信号として、テール用と比べて数倍の値の電流が通電され、ＬＥＤ１０がストップランプとして機能すべく高輝度で点灯するようになっている。
またＬＥＤ１０は通電されると、特に負側で発熱する傾向にあるが、負側のリード端子１３Ｂには、ソケット２１の下面に大きく突出した放熱板４０が接続されているから、熱が放熱板４０によって有効に放散される。

以上説明したように本実施形態によれば、ＬＥＤ１０を導電路である被覆電線５０に接続する作業としては、そのＬＥＤ１０が組み込まれたＬＥＤユニットＵに設けられた接続端子３０の圧接刃３６を被覆電線５０に圧接するだけで良いから、簡単に行うことができる。また、ＬＥＤ１０をレーザ溶接で導電路に接続する場合と違って、ＬＥＤ１０に熱的負荷が掛からないから、輝度低下を招くことも防止される。

また、通電されると発熱する傾向にあるＬＥＤ１０の負側のリード端子１３Ｂには、放熱板４０が接続されているから、放熱が効率良く行われ、そのためＬＥＤ１０の故障が少なくでき、また耐用寿命も延ばすことができる。
特に、放熱板４０を別体として備えたことで、放熱板４０には安価な鉄板が使用できる。もって製造コストの低減を図ることができる。

導電路を被覆電線５０としたことで、その長さを変えたり、適宜に湾曲して配線することにより、ＬＥＤ１０の配置の自由度を広げることができる。ただこの実施形態では、各ＬＥＤユニットＵのソケット２１が一体的に形成されているため、ＬＥＤ１０の配置が変われば、各ＬＥＤユニットＵのソケット２１の配置、すなわちベース２０の形状は変更する必要があるが、少なくとも、導電路である被覆電線５０側の事情によってＬＥＤユニットＵの配置が制限されることは避けられる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）接続用の導電路には、被覆電線に代えて、被覆のない裸電線を用いてもよい。その場合接続端子には、圧接刃に代えて、切断機能を持たず裸電線を弾性的に挟圧することのみに機能する圧接部を形成するとよい。
（２）放熱板は、負側の接続端子に一体形成されていてもよい。この場合、放熱板も素材がばね鋼板となるため、材料費としては高くなるが、部品点数は減ることからコスト上昇も最小限に抑えられ、実効がある。
（３）各ソケットがベースとして一体形成されておらずに分割されていて、それぞれに組み付けられるようになっていれば、ベースをいちいち製造し直さなくても、ユニットごとその組み付けの配置を代えることで、ＬＥＤの配置の変更に対応することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤユニットの分解斜視図 同正面から見た分解断面図 同側面から見た分解断面図 ユニットの組付完了時の斜視図 被覆電線の圧接動作を示す正面からの断面図 同側面からの断面図 ランプの全体構造の斜視図 同平面図 同一部切欠側面図

符号の説明

Ｕ…ＬＥＤユニット
１０…ＬＥＤ（発光素子）
１３Ａ，１３Ｂ…リード端子
２１…ソケット
３０…接続端子
３６…圧接刃（圧接部）
４０…放熱板
５０…被覆電線（電線）
５１…被覆
５２…芯線

Claims (3)

1. 発光素子が装着されるソケットには、前記発光素子の各リード端子と個々に弾力的に接続される接続端子が設けられ、各接続端子には、電線に圧接可能な圧接部が設けられていることを特徴とする発光素子ユニット。
2. 少なくとも負側のリード端子と接続される接続端子には、放熱板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光素子ユニット。
3. 前記放熱板が前記接続端子とは別体に形成されていることを特徴とする請求項２記載の発光素子ユニット。

Images