CN109743883A - 发光模块和灯具单元 - Google Patents

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Abstract

发光模块(24)是被用于灯具的发光模块，包括：光源，其将多个半导体发光元件(36)配置成多层的发光元件阵列；以及搭载部(52)，其搭载光源。搭载部(52)配置有多个相同构成的标准封装(34)，标准封装(34)搭载有多个半导体发光元件(36)。

Description

发光模块和灯具单元
技术领域
本发明涉及发光模块及包括该发光模块的灯具单元。
背景技术
以往，已知包括光源的车辆用灯具，该光源将多个半导体发光元件配置成多个段的发光元件阵列(专利文献1参照)。在该车辆用灯具中，通过控制各半导体发光元件的点亮熄灭，从而能够形成多个配光图案。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2013－168434号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
不过，在对光源要求的配光特性不同、或者包括光源的车辆用灯具的种类不同的情况下，如果发光元件阵列的构成、布局完全相同，则大多无法应对。例如，专利文献1所记载的灯具单元使用在一列中搭载有16个LED的专用的元件搭载用基板、和在一列中配置有8个LED的专用的元件搭载用基板实现了发光元件阵列。另外，虽然也能够将由24个LED构成的发光元件阵列搭载在一个基板上，但是，这样基板必然会通用性变低。这样，搭载发光元件阵列整体的搭载部的构成一般被设计成专用。
但是，被设计成专用的搭载部因为难以向其它产品的沿用而通用性较低，所以存在成本变高的倾向。
本发明是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于用标准品来实现构成不同的各种发光元件阵列的至少一部分。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了解决上述问题，本发明的一个方式的发光模块是被用于灯具的发光模块，包括：光源，其将多个发光元件配置成多层的发光元件阵列；以及搭载部，其搭载光源。搭载部配置有多个相同构成的标准封装，标准封装搭载有多个发光元件。
根据该方式，能够用搭载有多个发光元件的标准封装来构成多段的发光元件阵列的至少一部分。
也可以是，标准封装具有：第1标准封装，其构成发光元件阵列中的第1列；以及第2标准封装，其构成发光元件阵列中的与第1列不同的第2列。由此，能够在发光元件阵列的多列中使用标准封装，能够通过增大标准封装的采用数量来降低成本、提高作业效率。
也可以是，标准封装具有矩形的子基座，沿着该子基座的一个长边配置有多个电极，电极被用于向发光元件供电。由此，因为能够将标准封装的电极配置在单侧，所以与电极处于两侧的情况相比，能够简化用于供电的布线的布局。
也可以是，多个发光元件被配置在子基座的另一个长边与多个电极之间。由此，能够使与被搭载在与多个发光元件相邻的其它子基座上的发光元件的距离接近。
也可以是，搭载部以电极被配置在发光元件阵列的外缘部的方式配置有多个标准封装。由此，向电极的布线的布局的自由度增加，布局也能够简化。
本发明的其它方式是被用作车辆的前照灯的灯具单元。也可以是，灯具单元包括：上述的发光模块；以及光学构件，其将从发光模块的光源射出的光作为配光图案投影到前方。也可以是，搭载部以搭载有照射配光图案的下部的发光元件的标准封装的数量N1多于搭载有照射配光图案的上部的发光元件的标准封装的数量N2的方式配置有多个该标准封装。
根据该方式，能够使用标准封装来实现上下非对称的配光图案。
也可以是，具有：下部发光部，其由搭载有照射配光图案的下部的发光元件的标准封装构成；以及上部发光部，其由搭载有照射配光图案的上部的发光元件的标准封装构成。也可以是，在将通过光学构件的光学中心或形状中心的直线与搭载部正交的位置作为基准点的情况下，上部发光部的中心相对于该基准点在车宽度方向上偏移的第1偏移量大于下部发光部的中心相对于该基准点在车宽度方向上偏移的第2偏移量。
由此，例如使用了处于镜像关系的左右一对上述的灯具单元的车辆前照灯能够使利用由比较少的标准封装构成的各灯具单元的上部发光部形成的合成配光图案的照射范围扩大。
此外，以上的构成要素的任意的组合、将本发明的表现在方法、装置、系统等之间置换的方式也作为本发明的方式是有效的。
[发明效果]
根据本发明，能够用标准品来实现构成不同的各种发光元件阵列的至少一部分。
附图说明
图1是使用了本实施方式的灯具单元的车辆用前照灯的大致水平剖视图。
图2的(a)是示出本实施方式的标准封装的一个例子的俯视图，图2的(b)是图2的(a)所示的标准封装的A－A剖视图，图2的(c)是图2的(a)所示的标准封装的电路图。
图3是本实施方式的发光模块的主视图。
图4是图3所示的发光模块的B－B剖视图。
图5的(a)是示出其它实施方式的发光模块的一个例子的主视图，图5的(b)是从侧方观察包括图5的(a)所示的发光模块的灯具单元的示意图，图5的(c)是示出由图5的(b)所示的灯具形成的配光图案的图。
图6的(a)是示出被应用于其它实施方式的右侧灯具的发光模块的变形例的主视图，图6的(b)是示出由包括图6的(a)所示的发光模块的灯具形成的配光图案的图。
图7的(a)是示出被应用于其它实施方式的左侧灯具的发光模块的变形例的主视图，图7的(b)是示出由包括图7的(a)所示的发光模块的灯具形成的配光图案的图。
图8的(a)是示出将图5的(a)所示的发光模块用于右侧灯具及左侧灯具的情况下的照度分布的图，图8的(b)是示出将图6的(a)所示的发光模块用于右侧灯具、并将图7的(a)所示的发光模块用于左侧灯具的情况下的照度分布的图。
图9是本实施方式的变形例的发光模块的主视图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。此外，在附图的说明中，对于相同要素标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。
(车辆用前照灯)
图1是使用了本实施方式的灯具单元的车辆用前照灯10的大致水平剖视图。
本实施方式的车辆用前照灯10是在灯室内容纳有近光用灯具单元20L及远光用灯具单元20H的构成，该灯室由灯身12、和被安装在灯身12的前端开口部上的透光盖14形成。近光用灯具单元20L和远光用灯具单元20H分别由未图示的支承构件安装于灯身12。另外，在灯身12或透光盖14上固定有在各灯具单元的存在区域具有开口部的扩展构件16，扩展构件16将灯身12的前面开口部与各灯具单元之间的区域在前方覆盖。
近光用灯具单元20L是以往公知的反射型的灯具，具有光源灯泡21、以及反射器23。近光用灯具单元20L使反射器23反射从光源灯泡21射出的光，用未图示的遮光板截断从反射器23去向前方的光的一部分而形成具有预定的明暗截止线的近光用的配光图案。在光源灯泡21的前端设置有将从光源灯泡21直接向前方射出的光截断的遮光件25。此外，近光用灯具单元20L的形状没有特别限定，也可以是与后述的远光用灯具单元20H同样的投射型的灯具单元。
远光用灯具单元20H是投射型的灯具单元，具有：投影透镜22；发光模块24，其包括阵列状地排列有多个LED(Light Emitting Device：发光器件，以下有时称为“LED”)的LED阵列26；以及保持架28，其保持投影透镜22和发光模块24。投影透镜22是前方侧表面为凸面且后方侧表面为平面的平凸非球面透镜，被配置在沿车辆前后方向延伸的光轴Ax上。投影透镜22被构成为将包含其后侧焦点F的后侧焦点面上的像作为倒像投影到被配置在灯具前方的铅垂假想屏幕上。投影透镜22的周缘部被保持架28的前端环状槽部保持。
发光模块24在LED阵列26被配置在比投影透镜22的后侧焦点F靠后方侧附近的状态下被固定设置在保持架28的后端侧。保持架28借助未图示的支承构件而被安装于灯身12。
发光模块24包括：LED阵列26；电路基板30，其用于搭载LED阵列26；以及散热板32，其用于使从LED阵列26发出的热散逸。LED阵列26被以其发光面朝向光轴Ax方向前方的方式固定于电路基板30的前方侧表面。LED阵列26的中心位于光轴Ax上。散热板32被固定于电路基板30的后方侧表面。
(标准封装)
对于上述的LED阵列，可以根据LED的数量、段数而想到各种各样的组合。因此，需要设置与LED阵列的构成相应的搭载部、电路基板，因为通用性会变低，所以零件成本的降低存在改善的余地。因此，在本实施方式中，使用一种或多种搭载有一个或多个LED的标准封装来实现LED阵列。
图2的(a)是示出本实施方式的标准封装的一个例子的俯视图，图2的(b)是图2的(a)所示的标准封装的A－A剖视图，图2的(c)是图2的(a)所示的标准封装的电路图。图2所示的标准封装搭载有4个作为半导体发光元件的LED，但是，例如可以搭载1个、2个、3个、5个、6个、7个、8个，也可以搭载更多的个数。
如图2的(a)所示，标准封装34包括4个半导体发光元件36。半导体发光元件36例如优选LED元件、LD(Laser Diode：激光二极管)元件、EL(Electro-Luminescence：电致发光)元件等。本实施方式的标准封装34在一列上排列有4个LED芯片36a。
在LED芯片36a的矩形的发光面上形成有板状的荧光层36b。例如，LED芯片36a是发出发光峰值波长处于450～480nm的范围的蓝色光的InGaN型的LED。另外，荧光层36b是被蓝色光激发而发出黄色光的光波长转换构件，例如可使用YAG荧光体。作为这样的荧光层36b，例如可举出以陶瓷为荧光体而加工成板状的荧光层。另外，荧光层36b也可以是在透明树脂中分散有荧光体粉末的荧光层。
半导体发光元件36通过将LED芯片36a发出的蓝色光、和荧光层36b发出的黄色光进行混色，从而射出白色光。
多个半导体发光元件36的周围被由白树脂构成的框体37围绕。LED芯片36a经由金凸块36c而与电极38a、38b连接。电极38a、38b是被图案形成在氮化铝基板40上的导电构件。
本实施方式的标准封装34包括4个LED芯片36a，电极为5个。此外，处于相邻的LED芯片36a之间的电极被2个LED芯片36a共用。例如，图2的(c)所示的LED芯片36a1被连接于一个电极38a以及另一个电极38b。另外，图2的(c)所示的LED芯片36a2被连接于与LED芯片36a1的另一个电极38b共通的一个电极38a、以及与LED芯片36a3的一个电极38a共通的另一个电极38b。因此，包括n个LED芯片的标准封装的电极数为n+1个。
(发光模块)
接下来，说明使用了上述的标准封装的发光模块。图3是本实施方式的发光模块的主视图。
如图3所示，发光模块24具有：包含铜的布线图案的电路基板30；5个标准封装34；2个标准封装42；以及2个供电连接器44a、44b。
半导体发光元件36作为射出光的面状光源而发挥功能，被以发光面朝向车辆前方的状态沿左右方向并列地设置。在本实施方式中，在图3的上侧的第一列中3个标准封装34(LED4个)和2个标准封装42(LED1个)以沿水平方向成为一列的方式并列，合计14个半导体发光元件36被配置成一列。另外，在图3的下侧的第二列中，2个标准封装34(LED4个)以在水平方向上成为一列的方式并列，合计8个半导体发光元件36被配置成一列。
如图3所示，供电连接器44a、44b借助被形成在电路基板30上的供电电路46而与各半导体发光元件36连接。供电电路46由与各半导体发光元件36对应的多个布线图案46a构成。
在供电连接器44a、44b上连接有布线电线的连接部，该布线电线与被设置在车辆用前照灯10的灯室中的控制电路连接。因此，从控制电路经由布线电线、供电连接器44a、44b、供电电路46向各半导体发光元件36供给电源。控制电路对发光模块24所具有的多个半导体发光元件36的点亮熄灭按每一个半导体发光元件36进行控制。
此外，在图3所示的电路基板30中，为了搭载第1标准封装34a、第2标准封装34b而下沉(日文：ザグ)的区域R1与并列第1标准封装34a、第2标准封装34b的形状大致相同。另外，在电路基板30的区域R1中，氮化铝基板40的底面借助粘接剂(未图示)而被固定于区域R1表面。
图4是图3所示的发光模块的B－B剖视图。在电路基板30之上隔着绝缘层47a形成有布线图案46a。另外，布线图案46a的上部也被绝缘层47b覆盖。
电极38a与布线图案46a的露出部位经由金引线48而被连接。而且，包括金引线48在内将布线图案46a的露出部位和电极38a用黑树脂50密封。由此，标准封装34所发出的光难以被黑树脂50反射、散射，抑制了眩光的发生。
如上所述，本实施方式的发光模块24被用于远光用灯具单元20H这样的车辆用前照灯10的灯具。如图3所示，发光模块24包括：光源，其由被作为发光元件阵列而配置的标准封装34、标准封装42构成；以及搭载部52，其搭载各标准封装。搭载部52配置有多个相同构成的标准封装34，标准封装34搭载有4个发光元件。由此，能够用搭载有多个发光元件的标准封装34来构成多层的发光元件阵列的至少一部分。
标准封装34具有：第1标准封装34a，其构成发光元件阵列中的第1列；以及第2标准封装34b，其构成发光元件阵列中的与第1列不同的第2列。由此，在发光元件阵列的多列中使用标准封装34，能够通过标准封装34的采用数的增大来使成本降低、作业效率提高。
如图2所示，标准封装34中作为矩形的子基座而具有作为陶瓷基板的氮化铝基板40，并沿着氮化铝基板40的一个长边40a配置有多个电极38a。电极38a被用于向发光元件供电。由此，因为能够将标准封装34的电极38a配置在单侧，所以与电极38a处于两侧的情况相比，能够简化用于供电的布线的布局。
多个半导体发光元件36被配置在氮化铝基板40的另一个长边40b与多个电极38a之间。由此，如图3所示，能够使被搭载在第1标准封装34a中的多个半导体发光元件36与被搭载在相邻的第2标准封装34b中的半导体发光元件36的距离接近。
另外，图3所示的搭载部52(区域R1)中，多个第1标准封装34a及多个第2标准封装34b被以面对另一个长边40b的方式配置。由此，向电极38a的布线图案46a的布局的自由度增加，布局也能够简化。
(其它实施方式)
接下来，说明包括组合有标准封装的发光元件阵列的灯具的配光图案。图5的(a)是示出其它实施方式的发光模块的一个例子的主视图，图5的(b)是从侧方观察包括图5的(a)所示的发光模块的灯具单元的示意图，图5的(c)是示出由图5的(b)所示的灯具形成的配光图案的图。此外，对于标准封装34的细节，适当省略了说明、图示。
图5的(a)所示的发光模块54的搭载部56搭载有：N1个(4个)标准封装34，其包括照射配光图案的下部的半导体发光元件36'；以及N2个(2个)标准封装34，其包括照射配光图案的上部的半导体发光元件36"。
图5的(b)所示的远光用灯具单元58包括：发光模块54；以及作为光学构件的投影透镜60，其将从发光模块54的光源射出的光作为配光图案投影到前方。远光用灯具单元58被以通过投影透镜60的后侧焦点F的铅垂线L1位于搭载部56的中央部的方式构成。而且，在搭载部56的上层并列成一列的16个半导体发光元件36'构成下部发光部，并形成图5的(c)所示的部分远光用配光图案PH1。另外，在搭载部56的下层并列成一列的8个半导体发光元件36"构成上部发光部，并形成图5的(c)所示的部分远光用配光图案PH2。
其结果，形成由部分远光用配光图案PH1及部分远光用配光图案PH2合成的远光用配光图案PH。远光用配光图案PH会以假想屏幕的V－V线为中心照射左右对称的区域。另外，与由下部发光部形成的部分远光用配光图案PH1相比，由上部发光部形成的部分远光用配光图案PH2的照射区域更窄。这样，使用标准封装能够实现上下非对称的远光用配光图案PH。
因此，本发明人想到了通过将第1标准封装34a、第2标准封装34b的位置从图5的(a)所示的位置偏移，从而满足所期望的配光特性并且能扩大照射范围的构成。此外，在右侧灯具和左侧灯具中，使偏移的方向相反。
图6的(a)是示出被应用于其它实施方式的右侧灯具的发光模块的变形例的主视图，图6的(b)是示出由包括图6的(a)所示的发光模块的灯具形成的配光图案的图。
变形例的右侧灯具的发光模块62具有：下部发光部，其由第1标准封装34a构成，该第1标准封装34a搭载有照射右侧远光用配光图案PHR的下部(PHR1)的半导体发光元件36'；以及上部发光部，其由第2标准封装34b构成，该第2标准封装34b搭载有照射右侧远光用配光图案PHR的上部(PHR2)的半导体发光元件36"。在将通过投影透镜等光学构件的光学中心(例如光轴)或形状中心(例如透镜横宽的正中)的直线与搭载部64正交的位置作为基准点(直线L2)的情况下，上部发光部的中心C1相对于直线L2在车宽度方向上偏移的第1偏移量S1大于下部发光部的中心C2相对于直线L2在车宽度方向上偏移的第2偏移量S2。
如图6的(b)所示，这样构成的右侧灯具能够形成比V－V线向右侧偏移的右侧远光用配光图案PHR。
图7的(a)是示出被应用于其它实施方式的左侧灯具的发光模块的变形例的主视图，图7的(b)是示出由包括图7的(a)所示的发光模块的灯具形成的配光图案的图。
变形例的左侧灯具的发光模块66具有：下部发光部，其由第1标准封装34a构成，该第1标准封装34a搭载有照射左侧远光用配光图案PHL的下部(PHL1)的半导体发光元件36'；以及上部发光部，其由第2标准封装34b构成，该第2标准封装34b搭载有照射左侧远光用配光图案PHL的上部(PHL2)的半导体发光元件36"。在将通过投影透镜等光学构件的光学中心(例如光轴)或形状中心(例如透镜横宽的正中)的直线与搭载部68正交的位置作为基准点(直线L3)的情况下，上部发光部的中心C1相对于直线L3在车宽度方向上偏移的第1偏移量S3大于下部发光部的中心C2相对于直线L2在车宽度方向上偏移的第2偏移量S4。
如图7的(b)所示，这样构成的左侧灯具能够形成比V－V线向左侧偏移的左侧远光用配光图案PHL。
图8的(a)是示出将图5的(a)所示的发光模块用于右侧灯具及左侧灯具的情况下的照度分布的图，图8的(b)是示出将图的6(a)所示的发光模块用于右侧灯具、且将图7的(a)所示的发光模块用于左侧灯具的情况下的照度分布的图。
如图8的(b)所示，通过在右侧灯具中使标准封装向右侧偏移，在左侧灯具中使标准封装向左侧偏移，从而尤其是远光用配光图案(PHR+PHL)的上部(PHR2+PHL2)的水平方向的照射区域会扩展。此外，虽然由于照射区域扩展而明亮度会降低，但是，因为远光用配光图案的上部不像下部那么需要明亮度，所以从成本的观点考虑，不增加标准封装的数量就扩展照射区域是非常有效的。
这样，使用了处于镜像关系的左右一对上述的灯具单元的车辆前照灯能够扩展利用由比较少的标准封装构成的各灯具单元的上部发光部形成的合成配光图案的照射范围。
本实施方式的发光模块通过组合标准封装，从而能够应对各种各样的发光元件的数量、元件间隔。另外，在1个子基座上搭载了所有的发光元件的情况下，会产生未搭载发光元件而变得浪费的区域，但是，在本实施方式的发光模块中，不会发生那样的浪费。因此，尤其是在对子基座使用氮化铝那样的高价的陶瓷的情况下，成本降低的效果较大。另外，因为通过组合多个标准封装从而还能够实现发光元件的数量较多的发光元件阵列，所以可以不采用特别的子基座。
图9是本实施方式的变形例的发光模块的主视图。在图9所示的电路基板130中，为了搭载第1标准封装34a、第2标准封装34b而下沉的区域R2比并列了第1标准封装34a、第2标准封装34b的形状更大。因此，搭载第2标准封装34b的位置(例如左右方向)的自由度增加，电路基板130的通用性提高。
另外，通过调整第1标准封装34a及第2标准封装34b的位置，从而能够变更LED阵列26所形成的配光图案，以使得满足每个车种所要求的详细配光图案的规格。在此情况下，相对于处于区域R1周边的布线图案46a的露出部位，第1标准封装34a及第2标准封装34b的电极38a、38b的距离按每个规格而稍微不同，但是，能够通过变更金引线的操作程序而没有问题地用金引线48进行连线。其结果，能够不取决于规格而标准地使用相同的铜布线图案的电路基板，能够降低成本。
以上，参照上述的实施方式说明了本发明，但是，本发明不限定于上述的实施方式，适当组合、替换了实施方式的构成而成的实施方式也包含在本发明中。另外，还能够基于本领域技术人员的知识，适当改编实施方式中的组合、处理的步骤，或对实施方式施加各种设计变更等变形，施加了这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围中。
[附图标记说明]
10车辆用前照灯、20H远光用灯具单元、20L近光用灯具单元、22投影透镜、24发光模块、26LED阵列、30电路基板、34标准封装、34a第1标准封装、34b第2标准封装、36半导体发光元件、36a LED芯片、36b荧光层、38a、38b电极、40氮化铝基板、40a、40b长边、42标准封装、52搭载部。
[工业实用性]
本发明涉及发光模块及包括该发光模块的灯具单元。

Claims (7)

1.一种发光模块，其被用于灯具，其特征在于，包括：
光源，其将多个发光元件配置成多段的发光元件阵列，以及
搭载部，其搭载上述光源；
上述搭载部配置有多个相同构成的标准封装；
上述标准封装搭载有多个上述发光元件。
2.如权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
上述标准封装具有：
第1标准封装，其构成上述发光元件阵列中的第1列，以及
第2标准封装，其构成上述发光元件阵列中的与上述第1列不同的第2列。
3.如权利要求1或2所述的发光模块，其特征在于，
上述标准封装具有矩形的子基座，沿着该子基座的一个长边配置有多个电极；
上述电极被用于向上述发光元件供电。
4.如权利要求3所述的发光模块，其特征在于，
上述多个发光元件被配置在上述子基座的另一个长边与上述多个电极之间。
5.如权利要求3或4所述的发光模块，其特征在于，
上述搭载部以上述电极被配置在上述发光元件阵列的外缘部的方式配置有多个上述标准封装。
6.一种灯具单元，其被用作车辆的前照灯，其特征在于，包括：
权利要求1至5的任一项所述的发光模块，以及
光学构件，其将从上述发光模块的光源射出的光作为配光图案投影到前方；
上述搭载部以搭载有照射上述配光图案的下部的发光元件的标准封装的数量N1多于搭载有照射上述配光图案的上部的发光元件的标准封装的数量N2的方式配置有多个该标准封装。
7.如权利要求6所述的灯具单元，其特征在于，具有：
下部发光部，其由搭载有照射上述配光图案的下部的发光元件的标准封装构成，以及
上部发光部，其由搭载有照射上述配光图案的上部的发光元件的标准封装构成；
在将通过上述光学构件的光学中心或形状中心的直线与上述搭载部正交的位置作为基准点的情况下，上述上部发光部的中心相对于该基准点在车宽度方向偏移的第1偏移量，大于上述下部发光部的中心相对于该基准点在车宽度方向偏移的第2偏移量。
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