JP2006351333A - 光源モジュール及び車輌用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】 カバーの回路基板に対する接合性の信頼度の向上を図る。
【解決手段】 回路基板２に接合されたカバー４の内部に形成された中空の密閉領域に配置された半導体発光素子３と、密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極６、７とを備え、上記回路基板に基材である導電性を有さない非導電層５と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターン８、９、１１、１２とを設け、上記非導電層上に上記カバーを接合した。
【選択図】図２

Description

本発明は光源モジュール及び車輌用灯具に関する。詳しくは、カバーを回路基板の導電性を有さない非導電層に接合してカバーの回路基板に対する接合性の信頼度の向上を図る技術分野に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子を光源として用いた光源モジュールがあり、このような光源モジュールは、例えば、光源から出射された光を投光レンズによって照明光として照射する車輌用灯具に備えられている。

従来の光源モジュールとしては、例えば、回路基板の導電パターン上に発光ダイオードが搭載され、該発光ダイオードがガラスレンズ（カバー）によって密閉されて構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。ガラスレンズは半球状に形成され発光ダイオードを覆う閉塞部と該閉塞部の周縁から張り出されたフランジ状の被接合部とから成り、該被接合部が導電パターン上に接着等によって接合されている。

特開２００４−２０７６６０号公報

ところで、回路基板の導電パターンは金や銅等の金属材料によって形成されているため、その線膨張係数がガラスレンズの線膨張係数と大きく異なる。従って、温度変化が生じたときに、両者の線膨張係数の相違により接合強度が低下し、ガラスレンズの回路基板からの剥がれや脱落という不具合を生じるおそれがある。

また、カバーとしてガラスレンズの他に、例えば、フッ素樹脂やシリコン樹脂等によって形成された樹脂レンズが用いられる可能性もあるが、この場合にも樹脂レンズと導電パターンの線膨張係数が大きく異なるため、上記と同様に、接合強度の低下を来たしてしまう。

そこで、本発明光源モジュール及び車輌用灯具は、カバーの回路基板に対する接合性の信頼度の向上を図ることを課題とする。

本発明光源モジュールは、上記した課題を解決するために、回路基板に基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを設け、上記非導電層上に上記カバーを接合したものである。

本発明車輌用灯具は、上記した課題を解決するために、光源モジュールに、回路基板に接合されたカバーの内部に形成された中空の密閉領域に配置され光源として用いられる半導体発光素子と、密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極とを設け、上記回路基板に基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを設け、上記非導電層上に上記カバーを接合したものである。

従って、本発明光源モジュール及び車輌用灯具にあっては、線膨張係数の差が小さいカバーと非導電層とが接合される。

本発明光源モジュールは、回路基板に接合されたカバーの内部に形成された中空の密閉領域に配置された半導体発光素子と、密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極とを備えた光源モジュールであって、上記回路基板は基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを備え、上記非導電層上に上記カバーを接合したことを特徴とする。

従って、接合される両部材、即ち、カバーと非導電層の線膨張係数の差が小さいため、温度変化による回路基板とカバーとの間の接合強度が低下し難く、温度変化が生じたときにカバーの回路基板からの剥がれや脱落を防止することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、上記カバーをガラスによって形成し、カバーと非導電層との間に低融点ガラスを介在し該低融点ガラスを溶融してカバーを非導電層上に接合したので、非導電層の形成材料と低融点ガラスの線膨張係数の差が小さく、低融点ガラスとカバーの線膨張係数の差も小さいため、接合を確実に行うことができると共に温度変化が生じたときにカバーの回路基板からの剥がれや脱落を防止することができる。

請求項３に記載した発明にあっては、上記回路基板として複数の非導電層が積層された多層基板を用い、各非導電層上に形成された導電パターンをビアによって接続したので、光源モジュールの構成が簡単であり、光源モジュールの構造の簡素化及び製造コストの抑制を図ることができる。

請求項４に記載した発明にあっては、上記導電パターンのうち半導体発光素子が搭載される面を、非導電層のカバーが接合される面に対して同じ高さ位置又は上方に位置するようにしたので、半導体発光素子から出射される光のうち、側方へ向かう光が非導電層によって遮られることがなく、光の利用効率の向上を図ることができる。

本発明車輌用灯具は、ランプハウジング内に配置された光源モジュールから出射された光が投光レンズによって照明光として照射される車輌用灯具であって、上記光源モジュールは、回路基板に接合されたカバーの内部に形成された中空の密閉領域に配置され光源として用いられる半導体発光素子と、密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極とを備え、上記回路基板は基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを有し、上記非導電層上に上記カバーを接合したことを特徴とする。

従って、接合される両部材、即ち、カバーと非導電層の線膨張係数の差が小さいため、温度変化による回路基板とカバーとの間の接合強度が低下し難く、温度変化が生じたときにカバーの回路基板からの剥がれや脱落を防止することができ、常に、車輌用灯具から照射される照明光の良好な照射状態を確保することができる。

以下に、本発明光源モジュール及び車輌用灯具を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

光源モジュール１は、回路基板２とＬＥＤチップ等の半導体発光素子３とカバー４とを備えている（図１及び図２参照）。

回路基板２は、例えば、基材が積層された２層から成る多層基板であり、各基材はそれぞれ導電性を有しない非導電層５、６として設けられている。回路基板２としては、例えば、セラミック基板（窒化アルミニウム基板、アルミナ基板、ムライト基板、ガラスセラミック基板等）、ガラスエポキシ基板、アルミニウムベース基板等の種々の基板が用いられる。

上層に位置する非導電層５上には、その長手方向における両端部に金や銅等の金属材料によって形成された電極６、７が形成され、該電極６、７はそれぞれプラス電極、マイナス電極として設けられている。電極６、７は、図示しない電源供給回路に接続される。

非導電層５の長手方向における中央部には、該長手方向に離隔して金や銅等の金属材料によって形成された導電パターン８、９が形成され、該導電パターン８、９は素子搭載部として設けられている。導電パターン８、９の面積は電極６、７より小さくされている。従って、導電パターン８、９の周囲には非導電層５の表面が露出されており、この露出された部分が接合部５ａとして形成されている。

下層に位置する非導電層１０上には、その長手方向における両端部と中央部を除く部分に、それぞれ金や銅等の金属材料によって形成された導電パターン１１、１２が形成されている。

回路基板２が、例えば、窒化アルミニウム基板である場合には、非導電層５、１０の線膨張係数は４．４×１０^−６であり、電極６、７及び導電パターン８、９、１１、１２の線膨張係数は形成材料が金であれば１４．２×１０^−６であり、形成材料が銅であれば１７．０×１０^−６である。

非導電層５上に形成された電極６、７の内側の端部は、それぞれ非導電層５に設けられたビア１３、１３によって非導電層１０上に形成された導電パターン１１、１２の外側の端部に接続され、非導電層５上に形成された導電パターン８、９の外側の端部は、それぞれ非導電層５に設けられたビア１４、１４によって非導電層１０上に形成された導電パターン１１、１２の内側の端部に接続されている。ビア１３、１３、１４、１４は、金や銅等の金属材料によって形成されている。

半導体発光素子３としては、例えば、蛍光体を均一の膜状に塗布した発光ダイオードが用いられる。半導体発光素子３は、その下面が導電パターン８、９に跨った状態で接合され、ビア１４、１４、導電パターン１１、１２及びビア１３、１３を介してそれぞれプラス電極、マイナス電極として設けられた電極６、７に接続されている。

カバー４は、例えば、ガラス、フッ素樹脂又はシリコン樹脂によって形成されている。カバー４が、例えば、ガラスである場合には、線膨張係数は３．５×１０^−６である。カバー４は半導体発光素子３を覆う半球状に形成されている。

カバー４は非導電層５の接合部５ａに接合されている。カバー４が非導電層５に接合されることにより、半導体発光素子３がカバー４内における中空の密閉領域に配置される。カバー４は接合部５ａに、例えば、カバー４の材料より融点が低い低融点ガラス１５によって接合されている。具体的には、カバー４の下面と接合部５ａとの間に低融点ガラス１５を介在させ、該低融点ガラス１５を溶融することにより接合される。

尚、低融点ガラス１５は、例えば、粉状の材料を液化したものを固化してシート状にすることにより形成されている。低融点ガラス１５については、カバー４と回路基板２の非導電層５との線膨張係数を考慮し、これらの線膨張係数に近い値を有する材料を選択することが望ましい。

このように低融点ガラス１５を用いてカバー４を非導電層５に接合することにより、非導電層５の形成材料と低融点ガラス１５の線膨張係数の差が小さく、低融点ガラス１５とカバー４の線膨張係数の差も小さいため、接合を確実に行うことができると共に温度変化が生じたときにカバー４の回路基板２からの剥がれや脱落を防止することができる。

尚、カバー４としては、上記したように、フッ素樹脂やシリコン樹脂によって形成されたものが用いられる場合もあるが、この場合には、カバー４の非導電層５に対する接合を、例えば、エポキシ系の接着剤によって行うことが望ましい。

以上に記載した通り、光源モジュール１にあっては、カバー４が、導電パターン８、９等と比較して線膨張係数の差の小さい非導電層５に接合されている。従って、接合される両部材、即ち、カバー４と非導電層５の線膨張係数の差が小さいため、温度変化による回路基板２とカバー４との間の接合強度が低下し難く、温度変化が生じたときにカバー４の回路基板２からの剥がれや脱落を防止することができる。

また、カバー４を非導電層５に接合する構造を、回路基板２として多層基板を用い非導電層５にビア１３、１３、１４、１４を形成することにより構成しているため、光源モジュール１の構成が簡単であり、光源モジュール１の構造の簡素化及び製造コストの抑制を図ることができる。

尚、光源モジュール１にあっては、ビア１３、１３、１４、１４を形成することにより、半導体発光素子３が搭載される導電パターン８、９の上面、即ち、半導体発光素子３の搭載面が非導電層５の上面、即ち、カバー４の接合面より上方に位置するようにしている。

従って、逆に、非導電層５の接合面が導電パターン８、９の上面より上方に位置されている場合には、半導体発光素子３から出射される光のうち、側方へ向かう光（図２に示すＰ）が非導電層５によって遮られ、光の利用効率が低下してしまうが、導電パターン８、９の上面が非導電層５の接合面より上方に位置されていることにより、側方へ向かう光が非導電層５によって遮られることがなく、光の利用効率の向上を図ることができる。

尚、導電パターン８、９の上面は非導電層５の接合面と同じ高さ位置にあってもよく、この場合にも、上記と同様に、半導体発光素子３から出射された側方へ向かう光が非導電層５によって遮られることがないため、光の利用効率の向上を図ることができる。

次に、光源モジュール１を備えた車輌用灯具の構成例について説明する（図３参照）。

車輌用灯具１６は内部に光源モジュール１が配置されるリフレクター１７と半導体発光素子３から発光された光を照明光として照射する投光レンズ１８とを備えている。リフレクター１７及び投光レンズ１８は、例えば、ランプボデイと透明レンズとによって構成された図示しないランプハウジング内に配置されている。

尚、光源モジュール１を車輌用灯具１６に用いる場合には、光源モジュール１を一つのみ配置したリフレクター１７をランプハウジング内に配置して車輌用灯具１６を構成してもよく、また、複数のリフレクター１７、１７、・・・の内部にそれぞれ光源モジュール１、１、・・・を配置し、これらの複数のリフレクター１７、１７、・・・をランプハウジング内に配置して車輌用灯具１６を構成してもよい。複数の光源モジュール１、１、・・・を用いた場合には、光源モジュール１、１、・・・の個数分、車輌用灯具１６から照射される照明光の輝度を高くすることができる他、光源モジュール１、１、・・・の配置の自由度の向上により車輌用灯具１６の形状の自由度の向上を図ることができる。

リフレクター１７は後方に位置する第１の反射面１７ａと該第１の反射面１７ａの前方に位置する第２の反射面１７ｂとを有し、第１の反射面１７ａが楕円球面に形成され、第２の反射面１７ｂが前方へ行くに従って緩やかに下方へ傾斜された傾斜面に形成されている。光源モジュール１の半導体発光素子３は第１の反射面１７ａの第１の焦点Ｆ１に配置されている。

リフレクター１７内には、例えば、平板状の光制御部材１９が配置され、該光制御部材１９の後端部に光源モジュール１が搭載されている。光制御部材１９の前端は、リフレクター１７の第１の反射面１７ａの第２の焦点Ｆ２に略一致されている。従って、半導体発光素子３から発光され第１の反射面１７ａで反射された光（図３に示す光Ｐ１）は、第２の焦点Ｆ２に収束される。

投光レンズ１８の焦点は上記第２の焦点Ｆ２に一致されている。従って、半導体発光素子３から発光され第２の焦点Ｆ２に収束された光が、投光レンズ１８によって前方へ向けて照射される。

半導体発光素子３から発光されリフレクター１７の第２の反射面１７ｂで反射された光（図３に示す光Ｐ２）は、第２の焦点Ｆ２の前方へ向かい、投光レンズ１８の下端部を透過されて照明光として照射される。従って、投光レンズ１８を透過された照明光は、第１の反射面１７ａで反射された主光束と第２の反射面１７ｂで反射された付加光束とが合成された照明光として前方へ向けて照射される。

以上のように構成された車輌用灯具１６において、非導電層５にカバー４が接合された光源モジュール１が用いられているため、温度変化が生じたときにカバー４の回路基板２からの剥がれや脱落を防止することができ、常に、車輌用灯具１６から照射される照明光の良好な照射状態を確保することができる。

上記した最良の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２及び図３と共に本発明の最良の形態を示すものであり、本図は光源モジュールの拡大分解斜視図である。 光源モジュールの拡大断面図である。 車輌用灯具の概略断面図である。

符号の説明

１…光源モジュール、２…回路基板、３…半導体発光素子、４…カバー、５…非導電層、６…電極、７…電極、８…導電パターン、９…導電パターン、１０…非導電層、１１…導電パターン、１２…導電パターン、１３…ビア、１４…ビア、１５…低融点ガラス、１６…車輌用灯具、１８…投光レンズ

Claims (5)

1. 回路基板に接合されたカバーの内部に形成された中空の密閉領域に配置された半導体発光素子と、密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極とを備えた光源モジュールであって、
   上記回路基板は基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを備え、
   上記非導電層上に上記カバーを接合した
   ことを特徴とする光源モジュール。
2. 上記カバーをガラスによって形成し、
   カバーと非導電層との間に低融点ガラスを介在し該低融点ガラスを溶融してカバーを非導電層上に接合した
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
3. 上記回路基板として複数の非導電層が積層された多層基板を用い、
   各非導電層上に形成された導電パターンをビアによって接続した
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
4. 上記導電パターンのうち半導体発光素子が搭載される面を、非導電層のカバーが接合される面に対して同じ高さ位置又は上方に位置するようにした
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源モジュール。
5. ランプハウジング内に配置された光源モジュールから出射された光が投光レンズによって照明光として照射される車輌用灯具であって、
   上記光源モジュールは、
   回路基板に接合されたカバーの内部に形成された中空の密閉領域に配置され光源として用いられる半導体発光素子と、
   密閉領域の外部に配置され半導体発光素子に対して通電を行うための電極とを備え、
   上記回路基板は基材である導電性を有さない非導電層と該非導電層上に形成され半導体発光素子を電極に接続する導電パターンとを有し、
   上記非導電層上に上記カバーを接合した
   ことを特徴とする車輌用灯具。
   

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