CN114335307A - 发光模块 - Google Patents

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Abstract

一种发光模块，包括：半导体发光元件；电路板，该电路板上设有亮灯控制电路，该亮灯控制电路配置成执行所述半导体发光元件的亮灭灯控制；以及元件金属板，所述半导体发光元件安装在该元件金属板上。所述电路板是树脂基板，在该树脂基板中设有连接所述半导体发光元件和所述亮灯控制电路的配线部。

Description

发光模块
技术领域
本发明涉及一种发光模块。
背景技术
已存在一种光源模块，其包括安装在包含散热片的散热器上的驱动单元，该驱动单元包括发光二极管和用于执行发光二极管的点亮控制的驱动电路(参见日本未审专利申请公报No.2016-139514)。在该光源模块中，在散热片上安装有电力供给附件，该附件中嵌有母线。该母线将驱动单元和发光二极管电连接。
发明内容
然而，上述电力供给附件是通过插入成型而形成的，以便在其中嵌入许多母线，并且电力供给附件包括许多部件。因而该电力送供给附件并不容易制造。因此，在成本方面还有进一步改进的余地。
本发明提供了一种新型的发光模块，其能够以简单的配置降低成本。
根据本发明第一方面的发光模块包括：半导体发光元件；电路板，所述电路板上设有亮灯控制电路，所述亮灯控制电路配置成执行所述半导体发光元件的亮灭灯控制；以及元件金属板，所述半导体发光元件安装在所述元件金属板上。所述电路板是树脂基板，在该树脂基板中设有连接所述半导体发光元件和所述亮灯控制电路的配线部。
根据第一方面，亮灯控制电路和半导体发光元件可以用简单的配置相连接。
在根据第一方面的发光模块中，电路板可为多层基板，所述配线部可设置在所述多层基板的内部。树脂基板例如是玻璃环氧基板，在该基板的表面和内部形成铜箔图案作为配线部。因此，与诸如其中设有母线的电力供给附件之类的大厚度的、需要高材料成本和高制造成本的部件相比，电路板能够降低成本。
在根据第一方面的发光模块中，电路板可安装在元件金属板上，并且配线部可设置在亮灯控制电路和元件金属板之间。亮灯控制电路可安装在电路板的表面上。
在根据第一方面的发光模块中，半导体发光元件可布置在设于电路板上的开口中。相应地，半导体发光元件可以直接安装在元件金属板上。
在根据第一方面的发光模块中，半导体发光元件可以经由诸如金线、铝线或铝带的金属线连接到配线部。因此，可以提高半导体发光元件的电极垫和配线部之间的连接可靠性。而且，使用金属线可以减小电极垫的面积。
根据第一方面的发光模块可以进一步包括不同于所述元件金属板的电路金属板。电路板可以安装成在元件金属板和电路金属板上延伸，并且元件金属板和电路金属板相互之间是热隔绝的。因此，可以考虑半导体发光元件产生的热量来设定元件金属板的形状和尺寸，并且可以考虑亮灯控制电路产生的热量来设定电路金属板的形状和尺寸。这提高了设置的灵活度。
在根据第一方面的发光模块中，元件金属板可以是单个板部件，在所述元件金属板的外周部可设有供电路金属板插入的缺口部，并且所述元件金属板和插入缺口部中的所述电路金属板整体上形成矩形形状。因此，两块板整体形成简单的形状，从而提高了布局的灵活度。
在根据第一方面的发光模块中，元件金属板的厚度可以为1mm至2mm。相应地，发光模块可以被做得很薄。
应注意，上述部件的任何组合，以及通过转换本发明的表达方式而得到的方法、装置、系统等作为本发明的一些方面也是有效的。
根据本发明的第一方面，可以提供能够降低成本的新型的发光模块。
根据本发明第二方面的发光模块包括半导体发光元件；元件金属板，所述半导体发光元件安装在所述元件金属板上；安装在元件金属板上的配线板；以及电路板，所述电路板上设有亮灯控制电路，所述亮灯控制电路配置成控制所述半导体发光元件的点亮。在配线板上设有用于将半导体发光元件安装在元件金属板上的开口部。在该开口部中，设于配线板的内部的配线的一部分被露出。该开口部的深度足以包围连接半导体发光元件和配线的露出部分的连接件。
根据第二方面，亮灯控制电路和半导体发光元件能够以简单的配置相连接。而且，由于开口部的深度足以包围连接件，所以连接件不太可能与其他部件接触。
在根据第二方面的发光模块中，所述连接件可以是金属线，例如金线、铝线或铝带，并且所述开口部可配置成使得金属线不会从配线板的表面突出。由此，可以避免出现金属线接触到该金属线不应该接触的其他部件的情况。因此，金属线不需要被涂覆例如绝缘保护树脂。
在根据第二方面的发光模块中，所述配线板可以是与元件金属板和由金属制成的配线一体成型的树脂基板，所述开口部可以是接纳半导体发光元件的凹部，配线的一部分从该凹部的侧壁露出。相应地，金属线连接到不从配线板的表面突出的配线部分。
在根据第二方面的发光模块中，电路板可以是多层基板，其包括酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂中的任何一种树脂，以及设于树脂内部的配线，并且配线板包括工程塑料和设于工程塑料内部的配线。
在根据第二方面的发光模块中，配线板和电路板可包括在共同的单个基板中。因此，减少了基板的数量，从而能够降低成本和缩短装配工时。
根据第二方面的发光模块可以进一步包括不同于元件金属板的电路金属板。电路板可安装成在元件金属板和电路金属板上延伸，并且元件金属板和电路金属板相互之间是热隔绝的。因此，可以考虑半导体发光元件产生的热量来设定元件金属板的形状和尺寸，并且可以考虑亮灯控制电路产生的热量来设定电路金属板的形状和尺寸。这提高了设置的灵活度。
在根据第二方面的发光模块中，元件金属板可以是单个板部件，在元件金属板的外周部可设有供电路金属板插入的缺口部，并且元件金属板和插入缺口部中的电路金属板可以整体上形成矩形形状。因此，两块板整体形成简单的形状，从而提高了布局的灵活度。
在根据第二方面的发光模块中，元件金属板的厚度可以为1mm至2mm。相应地，发光模块可以被做得很薄。
根据第二方面的发光模块可以进一步包括相互间隔地设置的多个开口部，并且可以在每个开口部中都设置有半导体发光元件。因此，有可能在单个发光模块中提供配光不同的多个光源。
应注意上述部件的任何组合，以及通过转换本发明的表达方式而得到的方法、装置、系统等作为本发明的一些方面也是有效的。
根据本发明的第二方面，可以提供能够降低成本的新型的发光模块。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，类似符号表示类似元件，其中：
图1是根据第一实施例的车灯的正视图；
图2是根据第一实施例的车灯的分解透视图；
图3是沿图1中III-III线的车灯的截面图；
图4是用于说明根据第一实施例的车灯的制造方法的示意图；
图5是根据第一实施例的发光模块的从上面看的透视图；
图6是根据第一实施例的发光模块的背面图；
图7是图5中示出的发光模块的开口部附近的放大视图；
图8是包括根据第一实施例的发光模块的开口部的截面示意图；
图9是根据第二实施例的发光模块的从上面看的透视图；
图10是根据第二实施例的发光模块的背面图；
图11是图9中示出的发光模块的开口部附近的放大视图；
图12A是根据第二实施例的发光模块中的配线板和电路板之间的连接部分的附近的放大视图，图12B也是根据第二实施例的发光模块中的配线板和电路板之间的连接部分的附近的放大视图；
图13A是根据第三实施例的车灯的正视图，图13B是根据第三实施例的车灯的透视图；
图14是根据第三实施例的车灯的分解透视图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。在附图的描述中，相同的部件具有相同的标记，其重复的描述被适当地省略。另外，下面描述的配置只是示例，并不以任何方式限制本发明的范围。
第一实施例
车灯
图1是根据第一实施例的车灯的正视图。图2是根据第一实施例的车灯的分解透视图。图3是沿图1中III-III线的车灯的截面图。
车灯10包括发光模块12、透镜14和支架16。发光模块12包括由例如铝或铜形成的金属板18，以及安装在金属板18上的三个半导体发光元件(发光二极管20)，它们是独立的光源。每个半导体发光元件可以是激光元件或EL元件。透镜14包括三个光学控制区R1至R3。在R1至R3中的每个光学控制区，光路被控制使得从相应发光二极管20发出的光L进入光学控制区，穿过光学控制区的内部，并从光学控制区向前发射。支架16将透镜14保持在透镜14相对于支架16而被定位的状态。同样，在金属板18相对于支架16而被定位的状态下，金属板18通过三个螺钉19被固定到支架16上。
这样，在根据本实施例的车灯10中，金属板18和透镜14相对于同一个部件，即支架16而被定位。这提高了金属板18和透镜14的定位精度。换言之，金属板18和透镜14相对于彼此的位置的准确性得到了提高。这使得能够以良好的精度形成投射到车辆前方的期望的配光模式。
透镜14不从支架16的开口部16a向前突出。整个透镜14相对于开口部16a设置在金属板18侧(即，整个透镜14设置为比开口部16a更靠近金属板18)。换言之，整个透镜14落在支架16和金属板18之间的区域内。透镜14的R1至R3中的每个光学控制区包括折射来自相应发光二极管20的光L并使光L向前发射的中心部分14a，以及位于中心部分14a外围的外边缘部分14b，该外边缘部分14b利用内表面反射来自相应发光二极管20的入射光L并使光L向前发射。因此，尽管透镜14不具有像凸透镜那样从支架凸出的形状，但透镜14能够形成所期望的配光模式，从而能够使车灯10在车辆前后方向上的厚度减小。
接下来，将描述根据本实施例的车灯10中的多个部件的定位。支架16包括环绕开口部16a的凸缘部分16b。透镜14被固定在位于凸缘部分16b的内侧的定位部分16c上。因此，透镜14可以从支架16的后侧装配到支架16上并进行定位。
另外，在金属板18中形成有定位孔18a，在支架16的后侧端面16d处提供的定位突起16e被插入定位孔18a中。通过将突起16e装入定位孔18a，金属板18相对于支架16而被定位。
这里，金属板18是厚度为1毫米至2毫米的金属板，并且金属板18的表面通过例如阳极氧化处理或涂装而变黑，从而提高金属板18的热辐射率。因此，i)与安装发光二极管20的安装面18b相对的一侧上的表面18c暴露在外面，ii)金属板18的热辐射率得到增强，iii)多个发光二极管20间隔地分散排列。例如，上述特征i)、ii)和iii)的组合，使发光模块12能够实现理想的散热性能，而不需要散热器来安装金属板18。因此，可以减小车灯10在车辆前后方向上的厚度。
图4是用于描述根据第一实施例的车灯的制造方法的示意图。应注意，图4是从侧面看的车灯的分解视图。
如图4所示，根据本实施例的制造方法包括：准备步骤，准备包括开口部16a的筒状的支架16，来自发光二极管20的光从该开口部16a发射；透镜定位步骤，将透镜14的前端表面14c定位在形成于开口部16a的内侧(基板侧)的定位部分16c上，从而环绕开口部16a；以及基板定位步骤，将上面安装了发光二极管20的金属板18定位在与支架16的开口部16a相对的一侧的固定部分(后侧端面16d的突起16e)上。
在透镜定位步骤和基板定位步骤中，透镜14和金属板18可以从同一侧装配到支架16。而且，在前端表面14c与支架16的定位部分16c相接的状态下，通过从透镜14的后面向相接的区域施加激光，将透镜14焊接并固定到支架16。另外，在金属板18与支架16的后侧端面16d相接且突起16e插入定位孔18a的状态下，通过从后面对从金属板18的背侧突出的突起16e的附近施加激光，将金属板18焊接并固定到支架16上。或者，在通过将突起16e插入定位孔18a进行定位之后，通过利用提供的其他固定孔经螺钉进行紧固，将金属板18固定到支架16上。
根据这种模式，透镜定位步骤和基板定位步骤可以通过使用从同一侧发射的激光进行焊接。这就减少了在制造时激光焊接装置的方向变化，或者部件(如透镜和支架)的旋转。另外，由于焊接在支架16上的透镜14的焊接部分位于凸缘部分16b的内侧(背侧)，当从正面看车灯10时，看不到焊接部分，因此，实现了外观的改善。另外，经过焊接部分的光线被凸缘部分16b阻挡。这就减少了不受控制的光线的泄漏，如眩光到外面。或者，在通过例如螺钉进行紧固时，可以从同一侧进行装配工作，从而能够提高工作效率，并减少由于装配错误而产生的缺陷。
发光模块
接下来，将描述发光模块的一个示例。图5是根据第一实施例的发光模块的从上面看的透视图。图6是根据第一实施例的发光模块的背面图。图7是图5中示出的发光模块的开口部附近的放大视图。图8是包括根据第一实施例的发光模块的开口部的截面示意图。
发光模块12包括电路板24和金属板18，电路板24设有三个发光二极管20、执行发光二极管20的亮灭灯控制的亮灯控制电路22和供外部连接器连接的连接器23，金属板是发光二极管20安装于其上的元件金属板。电路板24是多层树脂基板，在多层树脂基板内部设置了配线部26。配线部26连接发光二极管20和亮灯控制电路22。因此，如图8所示，亮灯控制电路22和发光二极管20可以用简单的配置进行连接。这里，亮灯控制电路22包括驱动发光二极管20所需的无源元件(例如电阻器、线圈和电容器)和有源元件(例如晶体管、IC(集成电路)、二极管和运算放大器)。
根据本实施例的电路板24是多层基板，其包括设置在多层基板内部和多层基板的表面层上的配线部26。电路板24例如是玻璃环氧基板，在玻璃环氧基板的表面和内部形成铜箔图案作为配线部。因此，与诸如其中设有母线的电力供给附件之类的大厚度的、需要高材料成本和高制造成本的部件相比，电路板24能够降低成本。应注意，电路板可以由酚醛树脂或聚酰亚胺树脂制成。另外，暴露在开口部24b中的配线部26已经经过金属表面处理(例如，镀镍或镀金)。因此，金属线28如金线、铝线或铝带的结合性得到了改善。另外，电路板24的后侧表面层是由绝缘材料单独制成的。该后侧表面层与金属板18接触。因此，当电路板24与导电金属板18结合时，不仅可以使用具有良好散热性能的绝缘性粘合剂，还可以使用导电性粘合剂。
如图8所示，电路板24的至少一部分被安装在金属板18上，并且配线部26在板厚度方向上形成在亮灯控制电路22和金属板18之间。亮灯控制电路22被安装在电路板24的表面24a上。因此，由亮灯控制电路22中使用的组件(例如IC)产生的热量通过电路板24的配线部26不仅在厚度方向上而且在水平方向上移动，从而提高了散热性能。
而且，发光二极管20被布置在形成于电路板24中的相应的开口部24b中。因此，发光二极管20可以直接安装在金属板18上。多个开口部24b以相互间隔的方式设置，并且在每个开口部24b中都设有一个发光二极管20。然后，透镜14的不同光学控制区R1至R3被提供给相应的发光二极管20。因此，有可能在一个发光模块中提供配光不同的多个光源。
发光二极管20通过金属线28连接到配线部26。因此，可以提高发光二极管20的电极垫20a和配线部26之间的连接可靠性。另外，使用金属线28可以减小电极垫20a的面积。另外，根据本实施例的每个电极垫20a的面积小于发光二极管20的每个发光面的面积。这样，在发光二极管20的发光面朝向车辆前方的情况下，当从前面看车灯10时，细的金属线28和小的电极垫20a是不明显的。
如图6所示，发光模块12还包括不同于金属板18的电路金属板30。电路板24安装成在金属板18和电路金属板30上延伸，并且金属板18和电路金属板30彼此热隔绝。因此，可以考虑发光二极管20产生的热量来设定金属板18(即元件金属板)的形状和尺寸，并且可以考虑亮灯控制电路22产生的热量来设定电路金属板30的形状和尺寸。这提高了设置的灵活度。
金属板18是单个板部件，并且包括设在外周部18d中的矩形的缺口部18e。电路金属板30被插入缺口部18e中。金属板18和插入缺口部18e中的电路金属板30整体上形成矩形形状。因此，两块金属板作为整体形成了一个简单的矩形形状，从而减少了对其他部件的干扰和与其他部件共享空间的冲突。这提高了布局的灵活度。
金属板18和电路金属板30中的每一个是例如铝或铜的金属板，该金属板的厚度为1毫米至2毫米。因此，发光模块12可以做得很薄。同样，如图5所示，包括产生相对较大热量的元件(如IC)的亮灯控制电路22被布置在远离中心发光二极管20A的位置，该中心发光二极管20在三个发光二极管20中具有相对低的散热性能。这就减少了由亮灯控制电路22产生的热量对发光二极管20A的影响。同样，如图2和图3所示，在透镜14、金属板18和支架16所包围的区域内有一定的死空间，因此，形成亮灯控制电路22的元件被放置在死空间内。因此，由于亮灯控制电路22，可以防止车灯10在车辆前后方向的厚度变大。
第二实施例
图9是根据第二实施例的发光模块的透视图。图10是根据第二实施例的发光模块的背面图。图11是图9中示出的发光模块的开口部附近的放大视图。图12A和12B是根据第二实施例的发光模块中的配线板和电路板之间的连接部分的附近的放大视图。
发光模块32包括三个发光二极管20、金属板18(金属板是安装发光二极管20的元件金属板)、设置在金属板18上的配线板34以及供控制发光二极管20的点亮的亮灯控制电路(未示出)设于其上的电路板36。在配线板34中，设有用于在金属板18上安装发光二极管20的开口部34a。在每个开口部34a中，配线板34内部的配线(母线)38的部分38a被暴露出来，并且每个开口部34a的深度足以包围金属线28，这些金属线是连接发光二极管20和配线38的暴露部分38a的连接件。
因此，亮灯控制电路和发光二极管20可以用简单的配置进行连接。此外，由于开口部34a各自具有足以环绕相应金属线28的深度D(见图8)，因此金属线28很难与其他部件接触。
开口部34a各自被配置成使得金属线28不从配线板34的表面突出。因此，可以避免金属线28接触到该金属线28不应该接触的其他部件的情况，并且金属线28不需要涂覆例如绝缘保护树脂。因此，发光模块32能够降低成本。
配线板34是与金属板18和金属母线一体成型的树脂基板。开口部34a是接纳相应的发光二极管20的凹陷部分，母线的部分从凹陷部分的侧壁露出。因此，金属线28被连接到母线的不从配线板34的表面突出的部分。虽然配线板34包括由工程塑料形成的外覆盖部分或外壳，以及设置在外覆盖部分或外壳内的母线，但本发明的配线板不限于此例，其可以是嵌入铜箔图案作为配线部的多层树脂基板。可以进一步提供与金属板18不同的电路金属板。
如图12A所示，关于配线板34和电路板36之间的连接，包括在配线38中的母线的端部和包括在电路板36的配线部40中的铜箔图案的端部通过金属跳线42连接。作为替代，如图12B所示，配线38的端部可以形成为延伸到电路板36的配线部40上，并且配线38可以加工成利用弹簧特性偏压配线部40。配线板34和电路板36可以被包括在共同的单个基板中。因此，基板的数量减少。这降低了连接基板的跳线等部件的成本，并缩短了组装的工时。
第三实施例
图13A是根据第三实施例的车灯的正视图，图13B是根据第三实施例的车灯的透视图。图14是根据第三实施例的车灯的分解透视图。应注意，与根据第一实施例的车灯10的部件相似的部件具有与第一实施例中的部件的标记相同的标记，并且适当地省略对此类部件的描述。
车灯110包括发光模块112、透镜114和支架116。发光模块112包括由例如铝或铜形成的金属板118，以及安装在金属板118上的三个半导体发光元件(发光二极管20)，该半导体发光元件是独立的光源。三个发光二极管20被布置在对应于三角形(等边三角形或等腰三角形)的角的相应位置。
透镜114包括三个光学控制区R4至R6。在R4至R6中的每个光学控制区，光路被控制成使得从相应发光二极管20发出的光L进入光学控制区，穿过光学控制区的内部，并从光学控制区向前发射。光学控制区R4至R6设置为在三个发光二极管20的前面形成三角形。
尽管已经参考上述实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例，本发明包括通过适当地组合或替换实施例中的部件而获得的实施例。另外，基于本领域技术人员的知识，可以适当地改变实施例中的处理步骤的组合或顺序，并对实施例进行修改，如各种设计的改变。这种修改后的实施方案也可以被包括在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种发光模块，其特征在于包括：
半导体发光元件；
电路板，所述电路板上设有亮灯控制电路，所述亮灯控制电路配置成执行所述半导体发光元件的亮灭灯控制；以及
元件金属板，所述半导体发光元件安装在所述元件金属板上，
其中，所述电路板是树脂基板，在该树脂基板中设有连接所述半导体发光元件和所述亮灯控制电路的配线部。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，所述电路板是多层基板，并且所述配线部设置在所述多层基板的内部。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其特征在于：
所述电路板安装在所述元件金属板上；并且
所述配线部设置在所述亮灯控制电路与所述元件金属板之间。
4.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，所述半导体发光元件布置在设于所述电路板上的开口中。
5.根据权利要求4所述的发光模块，其特征在于，所述半导体发光元件经由金属线连接到所述配线部。
6.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于还包括
不同于所述元件金属板的电路金属板，其中：
所述电路板安装成在所述元件金属板和所述电路金属板上延伸；并且
所述元件金属板和所述电路金属板相互之间是热隔绝的。
7.根据权利要求6所述的发光模块，其特征在于：
所述元件金属板是单个板部件；
在所述元件金属板的外周部设有缺口部，所述电路金属板插入所述缺口部中；以及
所述元件金属板和插入所述缺口部中的所述电路金属板整体上形成矩形形状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的发光模块，其特征在于，所述元件金属板的厚度为1毫米至2毫米。
9.一种发光模块，其特征在于包括：
半导体发光元件；
元件金属板，所述半导体发光元件安装在所述元件金属板上；
配线板，所述配线板安装在所述元件金属板上；以及
电路板，所述电路板上设有亮灯控制电路，所述亮灯控制电路配置成控制所述半导体发光元件的点亮，其中
在所述配线板上设有用于将所述半导体发光元件安装在所述元件金属板上的开口部，
在所述开口部中，设于所述配线板的内部的配线的一部分被露出，并且
所述开口部的深度足以包围连接所述半导体发光元件和所述配线的露出部分的连接件。
10.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于：
所述连接件是金属线；并且
所述开口部配置成使得所述金属线不从所述配线板的表面突出。
11.根据权利要求10所述的发光模块，其特征在于：
所述配线板是与所述元件金属板和由金属制成的所述配线一体成型的树脂基板，
所述开口部是接纳所述半导体发光元件的凹部；并且
所述配线的所述一部分从所述凹部的侧壁露出。
12.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于：
所述电路板是包括树脂和设于所述树脂的内部的配线的多层基板，所述树脂是酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺树脂中的任何一种树脂；并且
所述配线板包括工程塑料和设于所述工程塑料的内部的所述配线。
13.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于，所述配线板和所述电路板包括在共同的单个基板中。
14.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于还包括
不同于所述元件金属板的电路金属板，其中：
所述电路板安装成在所述元件金属板和所述电路金属板上延伸；并且
所述元件金属板和所述电路金属板相互之间是热隔绝的。
15.根据权利要求14所述的发光模块，其特征在于：
所述元件金属板是单个板部件；
在所述元件金属板的外周部设有缺口部，所述电路金属板插入所述缺口部中；并且
所述元件金属板和插入所述缺口部中的所述电路金属板整体上形成矩形形状。
16.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于，所述元件金属板的厚度为1毫米至2毫米。
17.根据权利要求9至16中任一项所述的发光模块，其特征在于进一步包括
相互间隔地设置的多个所述开口部，其中在每个所述开口部中都布置有所述半导体发光元件。
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