JP6144699B2 - 車両用の照明グレージングユニット - Google Patents

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Description

本発明は、車両用の照明グレージングユニット（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ ｇｌａｚｉｎｇ ｕｎｉｔ）に関し、特に、自動車の屋根の一部分を形成する照明グレージングユニットに関する。
ＬＥＤによって放出される光がガラスシートのエッジを通って中に入り、かつ、光抽出手段としても知られている拡散要素にそのガラスシートによって案内されるように、単一層グレージングユニットまたは積層グレージングユニットのエッジ内に発光ダイオードモジュール（ＬＥＤモジュール）を組み込む公知の方法がある。
こうした照明グレージングユニットは、本質的に、この目的のための低出力ＬＥＤを使用する、アンビエント照明（ａｍｂｉｅｎｔ ｌｉｇｈｔｉｎｇ）または光信号伝達（ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）の機能を有する。こうしたエッジ照明グレージングユニットの光出力は、導波管（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）として作用するガラスおよび／またはその付近の材料による光の吸収による光の損失のために、一般的に限定されている。
吸収による光損失を著しく減少させることが一般的に困難であり、または、さらには不可能でさえあるので、より高い照明出力を得るための別の実現可能な方法が、より強力な光源を使用することであるだろう。
しかし、このようにしてＬＥＤの出力を増大させることが、不可避的に、これらの装置によって放出される熱の増大を生じさせることが知られている。これは、特定の光出力の場合に、この熱の量が、ＬＥＤの出力とＬＥＤモジュールの電力消費量とに実質的に比例しているからである。この熱が効率良く取り除かれない場合には、この熱は、ＬＥＤモジュールの温度の望ましくない上昇を結果的に生じさせ、このことは、ほぼ全ての場合に、ＬＥＤとそのＬＥＤモジュールの他の構成要素との寿命を短くする傾向がある。
エッジ照明グレージングユニットの分野では、ＬＥＤモジュールの動作中にそのＬＥＤモジュールによって発生させられる熱を取り除くことが困難であることが多い。これは、特に自動車または他の車両の分野において、常に存在している湿気の作用からＬＥＤモジュールを保護することが必要であることが多いからである。この保護は、一般的に、液体形態で注入された後に硬化させられる有機ポリマー（例えば、ポリウレタン）によるＬＥＤモジュールのカプセル封止すなわちオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄ）によって、または、多かれ少なかれ水密性であるケーシングの中に取り外し可能または取り外し不可能な形でＬＥＤモジュールを収容することによって実現されている。
狭隘な環境内における比較的に強力なＬＥＤモジュールの温度の上昇という問題が、グレージングユニットのエッジにヒートシンク要素を組み込むことによって、本発明において解決されている。この要素はＬＥＤモジュールと熱伝導接触しており、および、その高い熱伝導率と、環境空気に接触している大きな自由表面とによって、ＬＥＤモジュールから熱が取り除かれることを可能にし、および、ＬＥＤの隣接環境内の過剰な温度上昇が効率的に防止されることを可能にする。
したがって、本発明は、車両用の照明グレージングユニットを提案し、この照明グレージングユニットは、
第１の主面と第２の主面とエッジとを有する第１の透明ガラスのシートと、
発光ダイオードを含む１つまたは複数のモジュール（ＬＥＤモジュール）であって、プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられている複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と関連の電子構成要素とを各々が有し、および、ＬＥＤの光放出表面が第１のガラスシートのエッジに向けられているように配置されている１つまたは複数のＬＥＤモジュールと、
第１のガラスシートの第１の主面に接触しているカプセル封止手段と、
第１のガラスシートの主面の１つの上に配置されていることが好ましい、光抽出要素
とを備え、
本発明によるこのグレージングユニットは、このグレージングユニットが、ＬＥＤモジュールに熱伝導接触しており、かつ、カプセル封止手段に接触しており、かつ、熱交換表面（Ｓ）を介して環境空気に接触しているヒートシンク要素をさらに備えるという点で、既知のＬＥＤグレージングユニットから区別される。
このＬＥＤモジュールが、このモジュールがスイッチを入れられている時に、モジュールの単位長さ当たりの放出熱エネルギーが、少なくとも１Ｗ／デシメートルに等しく、好ましくは２Ｗ／ｄｍから６Ｗ／ｄｍの範囲内であり、特に２．５Ｗ／ｄｍから５Ｗ／ｄｍの範囲内であるように選択されることが好ましい。
ＬＥＤモジュールによって放出される熱エネルギーは、ワットで表されるその電力消費量に依存するだけでなく、さらには、光出力にも依存する。実際に、ある特定の電力消費量レベルでは、放出される熱は光出力の減少に応じて増大する。しかし、これは、大量の熱を放出する低い光出力を有するＬＥＤモジュールを使用する試みが本発明において行われるということを全く意味していない。本発明がこのパラメータによって追加的に定義される理由は、単純に、特定のレベルよりも低いレベルでは、ＬＥＤモジュールによって発生させられる熱が、望ましくない温度上昇を生じさせることがなく、および、ＬＥＤの寿命の短縮という技術的問題がより低い度合いでしか存在せず、または、さらには全く存在しないということである。
しかし、当業者は、この値に関する正確な閾値を定義することが困難であることを理解するだろうし、この閾値は、ＬＥＤモジュールの閉じ込め状態、高温度に対するＬＥＤの耐久性、または、許容可能と見なされるＬＥＤの寿命の短縮の度合いに依存する。
有利な一実施態様では、本発明の照明グレージングユニットは、積層中間層によって一体的に接合されている２つのガラスシートを有する積層グレージングユニットである。
したがって、本発明によるグレージングユニットは、第１のシートに加えて、第１の主面と第２の主面とエッジとを有する第２の透明ガラスシートと、第１のガラスシートの第２の主面と第２のガラスシートの第１の主面とに接着接触している透明な積層中間層とを備えることが好ましい。
本出願においては、術語「第１のシート」は、常に、エッジ照明シートを意味し、および、第２のシートは一般的に照明されない。本発明によるグレージングユニットは、第１のシートが車両の車室に接触しているシートであり、かつ、第２のシートが車両の外側のより近くに位置している（普通は車両の外側の環境空気に直接的に接触している）シートであるように、車両上に取り付けられていることが好ましい。
術語「第１の主表面」は、第１および第２のシートの両方に関連して、車両の内側に向いているシートの面を意味する。論理的には、術語「第２の主表面」は、車両の外側に向いている（または、向いているように意図されている）各シートの表面を意味する。
積層グレージングユニットで使用される積層中間層は、例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、または、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）のような、この目的のために一般的に使用される任意の透明ポリマー材料で作られるだろう。
第２のシートは、第２のシートが第１のシート周縁部の少なくとも一部分上を越えて第１のシートの外に延びるように、第１のシートよりも大きいことが好ましい。この場合に、ＬＥＤモジュール、カプセル封止手段、および／または、ヒートシンク要素を含むエッジ照明システムは、第２のシートの第１の表面が第１のシートを越えて延びる箇所において、第２のシートの第１の表面上に取り付けられる。
理論的には、「熱帯向改修（ｔｒｏｐｉｃａｌｉｚｅｄ）」ＬＥＤモジュールとして知られているＬＥＤモジュール、すなわち、空気中の湿気に対してＬＥＤモジュールを影響を受けにくくするかまたは耐性にするために樹脂で被覆されたＬＥＤモジュールを使用することが可能であるが、ＬＥＤを保護するという機能がカプセル封止手段とヒートシンクとの組み合わせによって本発明において実現されることが好ましいので、この熱帯向改修（ｔｒｏｐｉｃａｌｉｚａｔｉｏｎ）は不可欠ではない。言い換えると、ヒートシンク要素は、水密的に、および、好ましくは、さらに気密的かつ蒸気気密的に、ＬＥＤモジュールを包囲しかつＬＥＤモジュールを環境空気から隔離するように、カプセル封止手段と相互作用する。
本発明の一実施態様では、ヒートシンクは、カプセル封止手段によって画定される空間を閉じるためのカバーとして機能するプレート形部分を有する。この場合に、カプセル封止手段は、１つまたは複数のＬＥＤモジュールが中に収容されている区域を包囲しかつ画定するビーズまたは輪郭要素（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）の形状であり、および、ヒートシンクは、１つまたは複数のＬＥＤモジュールを覆うように、かつ、１つまたは複数のＬＥＤモジュールが中に収容されている空間を閉じるように、カプセル封止手段と相互作用する。
カプセル封止手段は、射出成形によって形成された要素であってよく、または、第１のシートの第１の主面上において、および、さらには、必要に応じて、グレージングユニットの端縁の形状がこれに適している場合に第２のシートの第１の主面上において、グレージングユニットの端縁上に取り付けられて固定されている、接着剤またはエラストマーのビーズのような、予備形成されたビーズであってもよい。
しかし、ヒートシンクが、ＬＥＤが中に収容されている空間のためのカバーとして機能することは必ずしも必要でない。ヒートシンクは、単純に、ＬＥＤモジュールと熱伝導接触している多少とも複雑な形状の熱伝導材料で作られている部品であってもよい。この場合には、カプセル封止手段はオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｌｄｉｎｇ）によって製造されることがあり、このカプセル封止手段は、ＬＥＤモジュールと、これらのＬＥＤモジュールに接触しているヒートシンクの一部分とを少なくとも部分的に覆う。当然であるが、このカプセル封止手段は、ヒートシンク要素の熱交換表面（Ｓ）を自由な状態のままにしなければならない。一般的には不透明であるカプセル封止手段がＬＥＤの光放出面と第１のシートのエッジとの間の光結合空間を妨害しないことを確実なものにするために、この光結合空間を透明な接着剤で満たすことが必要だろう。
ＬＥＤとＬＥＤモジュールの他の電子構成要素とによって放出される熱エネルギーを効率的に取り除くためのヒートシンクの能力は、
− ＬＥＤモジュールとの接触の度合いと効果、
− ヒートシンクを形成する材料の熱伝導率、
− 環境空気に接触している熱交換表面
とによって決まる。
本発明で使用されるヒートシンクの熱伝導率（λ）は、好ましくは少なくとも１８０Ｗ／ｍＫであり、特に少なくとも２００Ｗ／ｍＫであり、特に好ましくは少なくとも２３０Ｗ／ｍＫである。
ヒートシンクの材料が金属または金属合金から選択されることが好ましく、および、アルミニウムおよびその合金が、低コストであり、軽量であり、かつ、２３０Ｗ／ｍＫより高い熱伝導率を有するので、特に好ましい。
このヒートシンクは、一般的に、ＬＥＤが上に取り付けられているＰＣＢを介して、１つまたは複数のＬＥＤモジュールに接触している。当然であるが、ＰＣＢとヒートシンクとの間の接触表面を最大にすることが好ましい。熱接着剤でこの２つの要素を一体的に接着することが有益であるだろう。
最後に、当然であるが、ヒートシンクの形状がその効果に決定的な影響を及ぼす。好ましい実施態様では、このヒートシンクは環境空気に接触している複数のフィンを有し、および、これらのフィンは、ヒートシンクの熱交換表面（Ｓ）の少なくとも５０％、または、好ましくは少なくとも６０％を構成する。
ＬＥＤを収容する空間を覆うプレート形部分をヒートシンクが有する上述した実施態様では、フィンが、ＬＥＤに面している表面とは反対側に位置するプレート形部分の表面上に配置されていることが好ましい。したがって、ＬＥＤを収容する空間がヒートシンクで覆われている時に、フィンは外側に向かって方向付けられ、車両の外部の環境空気に接触しているか、または、車室の環境空気に接触している。
好ましい実施態様では、ヒートシンク要素は、動作中のＬＥＤの温度上昇が約４０℃以下であり、好ましくは約３０℃以下であり、特に約２０℃以下であることを確実なものにするために、十分な熱伝導率と、環境空気に接触している十分な熱交換表面（Ｓ）とを有する。この湿度の上昇は、ＬＥＤモジュールのスイッチがオフにされている時のＬＥＤの温度を基準として理解されなければならない。
ＬＥＤは、側面発光型ＬＥＤまたは上面発光型ＬＥＤであるだろう。上面発光型ＬＥＤが好ましい実施態様を形成する。これは、このタイプのＬＥＤが最も広範な様々な形状と低コストの形で市販されているからである。
光抽出手段は、理論的には、第１のガラスシートの２つの主面のどちらか一方の上に、または、存在する場合には、第２のガラスシートの２つの主面のどちらか一方の上に、または、これら２つのシートの厚さの中に配置されるだろう。この光抽出手段は、ガラスシートの主面の１つに対して、または、積層中間層の面の１つに対して印刷することによって塗布されている、拡散エナメル（ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ ｅｎａｍｅｌ）または拡散インクであるだろう。この拡散被覆は半透明または不透明であるだろう。
これらの採用可能な選択肢のすべてが実行可能であるが、幾つかの選択肢がグレージングユニットの総合的な光出力を最適化するという目的のために好ましい。この最適化のためには、光抽出要素として使用される手段が、第１のシートの第２の主面上に配置されている、基本的に不透明な（好ましくは白色の）拡散被覆であることが特に好ましい。これは、この実施態様が、第１のシートの第１の主面上の半透明被覆に比較して、外側に向かう拡散によって失われる光の量を最小限に保ちながら車両の内側に向けて最大量の光を拡散させるという利点を有するからである。
本発明によるグレージングユニットが、中に収容されているＬＥＤすべてが点灯される時に、少なくとも５ルーメンの、好ましくは６ルーメンから４０ルーメンの範囲内の、特に７ルーメンから３０ルーメンの範囲内の照明出力を有することが好ましい。
当然であるが、本発明は、さらに、上述した照明グレージングユニットを有する車両（好ましくは自動車）も提案する。この照明グレージングユニットは側面グレージングユニットであってもよいが、車両の屋根の一部分を形成することが好ましい。
以下では、本発明を、添付図面に示されている幾つかの実施形態を参照しながら説明する。
図１は、ＬＥＤを収容する空間をヒートシンク要素が覆う積層グレージングユニットのエッジを断面の形で示す。 図２は、ＬＥＤを収容する空間をヒートシンク要素が覆わないが、部分的にカプセル封止されている、本発明による積層グレージングユニットの別の実施形態を断面の形で示す。 図３は、ガラスシートにヒートシンクを固定する２つの接着剤ビーズの形態でカプセル封止が存在している、本発明による積層グレージングユニットの第３の実施形態を断面の形で示す。 図４は、本発明による単一シート型のグレージングユニットの第４の実施形態を示す。
さらに明確に述べると、図１は、第１のガラスシート１と、第２のガラスシート２と、第１のガラスシート１の第２の主面１２と第２のガラスシート２の第１の主面２１とに接着接触している積層中間層５とを有する、積層グレージングユニットのエッジを示す。第１のガラスシート１の第１の主面１１は車両の内側に接触しており、および、第２のガラスシート２の第２の主面２２は車両の外側に向けられている。
第２のガラスシートは第１のガラスシートよりも大きく、および、カプセル封止要素４の一部分とヒートシンク６とを支持する働きをする。上面発光ＬＥＤ３を有するＬＥＤモジュール８は、ＬＥＤ３の光放出面３１が第１のガラスシート１のエッジ１３に向けられるように配置されている。第２のガラスシートのエッジ２３はカプセル封止手段４によって覆われている。
第１のシートのエッジ１３においてＬＥＤによって送り込まれる光が、第１のシートによって光抽出要素７まで案内され、および、光抽出要素７は、第１のシートの第２の主面上に配置されている明色の不透明な拡散エナメル被覆である。
ヒートシンク要素６は、逆Ｔ字形の形状の全体的な断面を有する。垂直部分はＬＥＤモジュール８のための支持体としての役割を果たす。ＬＥＤモジュール８とヒートシンク要素６との間の熱伝導接触が、熱接着剤層９によって実現される。ヒートシンクの水平部分がカプセル封止手段４の２つの部分の間の空間を覆う。
ヒートシンク６は、２つの接着剤ビーズ１０によって第１および第２のガラスシートの第１の主表面に固定されている。これらのビーズは、カプセル封止手段４の射出成形のためにヒートシンク６が配置されることを可能にする。この実施形態では、エッジ１３とＬＥＤの光放出面３１との間の光結合が、単純に、ヒートシンクとガラスシートとの間に閉じ込められた空気によって実現される。ヒートシンクは１組のフィン１４を有し、このフィンの１つだけが図１に見てとれる。これらのフィンはカプセル封止材料によって覆われてはいない。これらのフィンは、ヒートシンクの熱交換表面の基本的部分を形成する。
図２は、ＬＥＤ３の光放出面３１の間の光結合が透明接着剤１５によって実現されるという点において、本質的に図１のグレージングユニットの実施形態とは異なっている、本発明によるグレージングユニットの一実施形態を示す。この場合には、逆Ｔ字形のヒートシンク要素６は、ＬＥＤを収容する空間を覆ってはおらず、カプセル封止４が、ＬＥＤ３を保持するヒートシンク６を固定しかつ部分的に包囲する。当然であるが、ヒートシンクの熱交換表面を形成するフィン１４はカプセル封止されておらず、環境空気に自由に接触しているままである。
図３では、ＬＥＤ３とＰＣＢ支持体とによって形成されているＬＥＤモジュール８を保持するヒートシンク要素６が、階段の形状である断面を有する。このヒートシンクは、この場合には２つの接着剤ビーズの形状をとるカプセル封止手段４によって第１のシート１と第２のシート２とに固定されている。ＬＥＤ３の光放出面３１とエッジ１３との間の光結合が空気によって実現される。
最後に、図４が、本発明による単一シート形のグレージングユニットの一例を示す。Ｌ字形の断面を有する輪郭要素の形状であるヒートシンク６がＬＥＤモジュール８を保持し、ＬＥＤモジュール８は熱接着剤９によって固定されている。ＬＥＤとガラスシートとの間の光結合が透明接着剤ビーズ１５によって実現され、この透明接着剤ビーズ１５は、ＬＥＤの光放出面３１とガラスシート１のエッジ１３との間の空間の中にカプセル封止手段４が侵入することを防止する。上述したその他の実施形態のすべてと同様に、カプセル封止手段はヒートシンク要素６のフィン１４の表面を完全に自由なまま残す。
１ 第１のガラスシート
２ 第２のガラスシート
３ ＬＥＤ
４ カプセル封止手段
６ ヒートシンク
７ 光抽出要素
８ ＬＥＤモジュール
９ 熱接着剤層
１０ 接着剤ビーズ
１４ フィン

Claims (13)

  1. 車両用の照明グレージングユニットであって、
    第１の主面（１１）と第２の主面（１２）とエッジ（１３）とを有する第１の透明ガラスシート（１）と、
    第１の主面（２１）と第２の主面（２２）とエッジ（２３）とを有する第２の透明ガラスシート（２）と、
    前記第１のガラスシートの前記第２の主面（１２）と前記第２のガラスシートの前記第１の主面（２１）とに接着接触している透明な積層中間層（５）と、
    発光ダイオードを含む１つまたは複数のモジュール（ＬＥＤモジュール）（８）であって、プリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられている複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）（３）と関連の電子構成要素とを各々が有し、および、前記ＬＥＤの光放出面（３１）が前記第１のガラスシートの前記エッジ（１３）に向けられているように配置されている１つまたは複数のＬＥＤモジュールと、
    前記第１のガラスシートの前記第１の主面（１１）に接触しているカプセル封止手段（４）と、
    前記第１のガラスシートの前記主面の１つの上に配置されている光抽出要素（７）
    とを備える照明グレージングユニットにおいて、
    前記ＬＥＤモジュールに熱伝導接触しており、かつ、前記カプセル封止手段（４）に接触しており、かつ、熱交換表面（Ｓ）を介して環境空気に接触している、熱伝導率（λ）が少なくとも２００Ｗ／ｍＫに等しいヒートシンク要素（６）であって、環境空気に接触している複数のフィン（１４）を含み、これらのフィン（１４）は前記ヒートシンク要素の前記熱交換表面（Ｓ）の少なくとも５０％を構成しているヒートシンク要素（６）をさらに備えること、および、
    前記第２の透明ガラスシート（２）は、前記第１の透明ガラスシート（１）よりも大きくて、その周縁部の少なくとも一部分上を越えて前記第１の透明ガラスシート（１）の外に延びており、前記ＬＥＤモジュール（８）、カプセル封止手段（４）およびヒートシンク要素（６）が、前記第２の透明ガラスシート（２）の前記第１の主面（２１）が前記第１のシートを越えて延びる箇所において、前記第２の透明ガラスシート（２）の前記第１の主面（２１）上にあること、
    を特徴とする照明グレージングユニット。
  2. 前記ＬＥＤモジュールがスイッチを入れられている時に、前記ＬＥＤモジュールによって放出される熱エネルギーが、少なくとも１Ｗ／デシメートルに等しく、好ましくは２Ｗ／ｄｍから６Ｗ／ｄｍの範囲内であり、特に２．５Ｗ／ｄｍから５Ｗ／ｄｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の照明グレージングユニット。
  3. 前記ヒートシンク要素（６）は、前記ＬＥＤを包囲しかつ環境空気から隔離するために前記カプセル封止手段（４）と相互作用することを特徴とする請求項１または２に記載の照明グレージングユニット。
  4. 前記カプセル封止手段（４）は、１つまたは複数のＬＥＤモジュールが中に収容されている区域を包囲しかつ画定するビーズまたは輪郭要素の形状であり、および、前記ヒートシンク要素（６）は、１つまたは複数の前記ＬＥＤモジュールを覆うように、かつ、１つまたは複数の前記ＬＥＤモジュールが中に収容されている空間を閉じるように、前記カプセル封止手段と相互作用することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  5. 前記ヒートシンク要素（６）は、１つまたは複数の前記ＬＥＤモジュールを気密的に環境空気から隔離するように、前記カプセル封止手段（４）と相互作用することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  6. 前記フィンは、前記ヒートシンク要素の前記熱交換表面（Ｓ）の少なくとも６０％を構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  7. 前記ヒートシンク要素は、少なくとも２３０Ｗ／ｍＫに等しい熱伝導率（λ）を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  8. 前記ヒートシンク要素は、動作中の前記ＬＥＤの温度上昇が３０℃以下であることを確実なものにするために、十分な熱伝導率と、環境空気に接触している十分な熱交換表面（Ｓ）とを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  9. 前記光抽出要素（７）は、前記第１のシートの前記第２の主面上に配置されている不透明な拡散被覆であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  10. 前記ＬＥＤは上面発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  11. 点灯されている時に、７ルーメンから３０ルーメンの範囲内の照明出力を放出することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の照明グレージングユニット。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の照明グレージングユニットを有する、車両。
  13. 前記照明グレージングユニットは前記車両の屋根の一部分を形成することを特徴とする請求項１２に記載の車両。
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