JP2011253726A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、放熱性に優れた光源装置を提供すること。
【解決手段】光源装置１０は、例えば自動車のヘッドライトとして用いられるものであり、基板６２と、基板６２の一方の面に搭載され、発光ダイオード素子を有する複数の発光装置９と、基板６２の一方の面側に設けられ、各発光装置９からの熱を放熱する第１の放熱部材７と、基板６２の他方の面側に設けられ、各発光装置９からの熱を放熱する第２の放熱部材８とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置に関する。

自動車には、ヘッドライトが搭載されている。このヘッドライトとしては、基板と、基板上に設置された発光素子と、発光素子から発せられた光を前方に向かって反射させるリフレクタとを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のヘッドライトでは、発光素子が通電により発熱を伴うものであるため、その熱を基板を介して放熱するよう構成されている。

しかしながら、一般的にヘッドライトは非常に高温となるため、特許文献１に記載のヘッドライトは、発光素子の裏側にある前記基板だけでは、十分な放熱が不可能である。また、特許文献１に記載のヘッドライトでは、リフレクタでの光量の損失が生じる。この損失分を補い、前方への十分な光量の光を照射するのに、さらに発光素子を高出力で駆動させることとなり、その分、発光素子が余計に発熱する。この余計に発熱した発光素子に対する放熱も、当該発光素子の裏側にある前記基板だけでは不十分である。

また、特許文献１に記載のヘッドライトでは、発光素子からの光を反射するリフレクタも、光を一旦受けるため高温となり、当該リフレクタに対する放熱も必要となる。このため、その放熱を行なうための構成を組み込むこととなり、ヘッドライトの構造が複雑化、大型化し、結果、自動車の総重量が増大してしまうという問題があった。

特表２００５−５３７６６５号公報

本発明の目的は、構造が簡単で、放熱性に優れた光源装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１３）の本発明により達成される。
（１） 基板と、
前記基板の一方の面に搭載され、発光ダイオード素子を有する少なくとも１つの発光装置と、
前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記発光装置からの熱を放熱する第１の放熱部材と、
前記基板の他方の面側に設けられ、前記発光装置からの熱を放熱する第２の放熱部材とを備えることを特徴とする光源装置。

（２） 前記基板の前記一方の面側には、前記発光装置に導通する配線が設けられており、前記第１の放熱部材は、前記配線を通じて前記発光装置からの熱を受けるように構成されている上記（１）に記載の光源装置。

（３） 前記第１の放熱部材は、板状をなし、その厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記発光装置は、前記貫通孔内に臨むように設けられている上記（１）または（２）に記載の光源装置。

（４） 前記第１の放熱部材は、その少なくとも一方の面から突出して形成された複数の第１の放熱フィンを有する上記（３）に記載の光源装置。

（５） 前記第２の放熱部材は、板状なし、その一方の面が前記基板の前記他方の面に当接する当接部を有し、前記基板を通じて前記発光装置からの熱を受けるように構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の光源装置。

（６） 前記第２の放熱部材は、前記当接部の他方の面から突出して形成された複数の第２の放熱フィンをさらに有する上記（５）に記載の光源装置。

（７） 前記第２の放熱部材は、前記当接部の他方の面から突出した筒状をなす支持部と、該支持部の外周部に支持された複数の第２の放熱フィンとをさらに有する上記（５）に記載の光源装置。

（８） 前記基板の板面に平行な方向での線膨張係数をＡとし、前記第１の放熱部材および前記第２の放熱部材の同方向でのそれぞれの線熱膨張係数をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）が、３〜２０［×１０^−６／℃］である上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の光源装置。

（９） 前記第１の放熱部材および前記第２の放熱部材は、それぞれ、金属材料で構成されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の光源装置。

（１０） 前記第１の放熱部材は、前記発光装置からの光を反射する機能を有する上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の光源装置。

（１１） 前記発光装置は、前記基板の面方向に沿って複数配置されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の光源装置。

（１２） 前記発光装置と異なる位置に配置され、該発光装置と電気的に接続されたコネクタを備える上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の光源装置。

（１３） 当該光源装置は、自動車に搭載され、該自動車のヘッドライトとして使用される上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の光源装置。

本発明によれば、発光装置から基板に伝わった熱は、第１の放熱部材を介して基板の一方の面側に放熱され、第２の放熱部材を介して基板の他方の面側にも放熱される。このように、本発明の光源装置では、第１の放熱部材と第２の放熱部材とが相まって、発光装置で生じた熱を容易かつ確実に放熱することができ、放熱性に優れる。これにより、発光ダイオード素子を高輝度で点灯させても、発光ダイオード素子の温度上昇を抑えることができ、よって、光源装置の長寿命が延びる。

また、本発明の光源装置は、基板を介してその両面側にそれぞれ第１の放熱部材および第２の放熱部材を設置した簡単な構造となっている。これにより、例えば、本発明の光源装置を組み立てる（製造する）際の工程を簡素化することができる。

本発明の光源装置（第１実施形態）を自動車のヘッドライトとして使用した状態を示す側面図である。 図１に示す光源装置の縦断面図である。 図１に示す光源装置での基板および発光装置の位置関係を示す正面図である。 図１に示す光源装置での基板および発光装置を示す拡大詳細断面図である。 図１に示す光源装置での第１の放熱部材を示す正面図である。 図１に示す光源装置での第２の放熱部材を示す斜視図である。 本発明の光源装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 図７に示す光源装置での第２の放熱部材を示す斜視図である。

以下、本発明の光源装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の光源装置（第１実施形態）を自動車のヘッドライトとして使用した状態を示す側面図、図２は、図１に示す光源装置の縦断面図、図３は、図１に示す光源装置での基板および発光装置の位置関係を示す正面図、図４は、図１に示す光源装置での基板および発光装置を示す拡大詳細断面図、図５は、図１に示す光源装置での第１の放熱部材を示す正面図、図６は、図１に示す光源装置での第２の放熱部材を示す斜視図である。なお、以下では、説明の都合上、図１、図２、図４および図６（図７および図８についても同様）中の右側を「前」または「前方」、左側を「後」または「後方」と言い、上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図１中では、見易くするために光源装置および制御基板のそれぞれの大きさを誇張して模式的に図示しており、光源装置と制御基板と自動車との大きさの比率は実際とは大きく異なる。

図１に示すように、光源システム１００は、自動車２０に搭載されており、その前方に向かって光を照射するヘッドライトである光源装置１０と、光源装置１０のＯＮ／ＯＦＦ（点燈／消灯）を制御する制御基板１とを備えている。

光源装置１０は、自動車２０のエンジンルーム内の前方の部分に配置されている。この光源装置１０は、本体６と、カバー４０とを有している。

本体６は、ほぼ筒状をなすハウジング６１を有し、このハウジング６１には、その前端部の開口を覆うように透光性のカバー４０が設けられている。

図２に示すように、ハウジング６１内には、基板６２と、４つの発光装置９と、第１の放熱部材７と、第２の放熱部材８の一部とが収納されている。

また、カバー４０は、透明の樹脂材料またはガラス材料等で構成されている。なお、カバー４０には、発光装置９からの光を拡散するための凹凸処理等の処理が施されていてもよい。また、カバー４０には、発光装置９からの光により励起されて発光する蛍光体が設けられていてもよい。なお、各発光装置９は、それぞれ、その発光に伴い発熱するが、その熱は主に第１の放熱部材７および第２の放熱部材８により外部に放熱される。

以下、光源装置１０の本体６を構成する各部について説明する。
ハウジング６１は、その横断面が円環状をなしている。そして、前述したように、前端部の開口は、カバー４０で覆われている。

また、ハウジング６１の後端部は、内径が縮径した縮径部６１１となっている。この縮径部６１１は、その内周部６１２が第２の放熱部材８に当接し、当該第２の放熱部材８を支持、固定する固定部として機能する。

また、ハウジング６１の側壁には、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔６１３が形成されている。これにより、ハウジング６１内が各貫通孔６１３を介して外部と連通し、第１の放熱部材７や第２の放熱部材８の放熱性の向上を図ることができる。

ハウジング６１の構成材料は、特に限定されず、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等を用いることができるが、第１の放熱部材７や第２の放熱部材８の放熱性を高める観点から、後述するような第１の放熱部材７（第２の放熱部材８）と同様の、放熱性に優れた材料を用いるのが好ましい。

基板６２は、４つの発光装置９を実装（直接的に搭載）するものである。
図３に示すように、基板６２は、円板状（円環状）をなし、後述するように周方向に沿って等間隔に４つの発光装置９が搭載されるようになっている。なお、基板６２の形状は、円板状に限定されるものではなく、例えば、三角形状、四角形状、五角形状等の多角形状、楕円形状等であってもよい。

このような基板６２は、繊維基材に樹脂材料を含浸してなる基板が好適に用いられる。これにより、比較的簡単な構成で、基板６２の面方向での線熱膨張係数を抑えることができる。

基板６２が繊維基材に樹脂材料を含浸してなる基板である場合、その繊維基材としては、例えば、ガラス織布、ガラス不織布等のガラス繊維基材、ポリアミド樹脂繊維、芳香族ポリアミド樹脂繊維、全芳香族ポリアミド樹脂繊維等のポリアミド系樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、芳香族ポリエステル樹脂繊維、全芳香族ポリエステル樹脂繊維等のポリエステル系樹脂繊維、ポリイミド樹脂繊維、フッ素樹脂繊維等を主成分とする織布または不織布で構成される合成繊維基材、クラフト紙、コットンリンター紙、リンターとクラフトパルプの混抄紙等を主成分とするパルプ繊維（紙基材）等が挙げられる。

これらの中でも、かかる繊維基材としては、有機繊維（有機材料を主材料として構成された繊維）を用いるのが好ましく、パルプ繊維（パルプを主材料として構成された繊維）を用いるのがより好ましい。

これにより、基板６２の面方向での線熱膨張係数を抑えながら、基板６２の柔軟性（弾性や可撓性）を優れたものとすることができる。その結果、基板６２は、第１の放熱部材７の板面および第２の放熱部材８の当接部８１の板面に平行な方向での熱変形に追従することができる。そのため、基板６２と第１の放熱部材７との間の熱膨張差に起因して、基板６２と第１の放熱部材７との接合部（具体的には後述する半田７４）が損傷するのを防止することができる。これと同様に、基板６２と第２の放熱部材８との間の熱膨張差に起因して、基板６２と第２の放熱部材８との接合部が損傷するのを防止することができる。

また、繊維基材に含浸される樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が好適に用いられる。その熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂、未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油等で変性した油変性レゾールフェノール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂等が挙げられる。

これらの中でも、かかる樹脂材料としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂を用いるのが好ましく、フェノール樹脂を用いるのがより好ましい。これにより、パルプ繊維との組み合わせにおいて、基板６２の耐熱性と柔軟性を優れたものとすることができる。

また、基板６２の厚さ（平均厚さ）は、特に限定されないが、０．２〜３．０ｍｍであるのが好ましく、１．０〜１．６ｍｍであるのがより好ましい。これにより、基板６２を前述したような柔軟性を有するものとしながら、基板６２上に発光装置９を確実に固定することができる。

また、基板６２の面方向での線膨張係数は、特に限定されないが、１０〜２０［×１０^−６／℃］であるのが好ましく、１３〜１７［×１０^−６／℃］であるのがより好ましい。

また、基板６２の弾性率は、５．０〜１５．０ＧＰaであるのが好ましく、６．０〜１０．０ＧＰａであるのがより好ましい。これにより、基板６２を前述したような柔軟性を有するものとしながら、基板６２上に発光装置９を確実に固定することができる。

また、基板６２は、前述したような繊維基材が複数積層された構造を有するものであってもよいし、前述したような繊維基材を１層のみ有するものであってもよい。

図３に示すように、このような基板６２の先端側の面（一方の面）には、発光装置９に導通する１対の配線６３が各発光装置９に対応して複数組（本実施形態では４組）設けられている。これにより、基板６２上に設けられた各発光装置９に、１対の配線６３を通じて通電することができる。

また、各配線６３の基板６２とは反対側には、樹脂材料で構成された絶縁層６４が設けられている。これにより、配線６３の劣化、ショート等の問題を防止することができる。

図３に示すように、複数の発光装置９は、基板６２の一方の面上に、その周方向に等間隔に配置されて（搭載されて）いる。

この各発光装置９は、それぞれ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）効果による発光と、蛍光による発光とを生じるものである。

図４に示すように、発光装置９（発光ダイオード装置）は、凹部９１ａを備えるパッケージ９１と、パッケージ９１の凹部９１ａの底面上に設けられた発光ダイオード素子９２（ＬＥＤチップ）と、発光ダイオード素子９２を覆うように凹部９１ａ内に封入された透光性樹脂部９３と、パッケージ９１の裏面に設けられた１対の外部端子９４とを有する。

パッケージ９１は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成されている。また、パッケージ９１には、発光ダイオード素子９２と１対の外部端子９４とを電気的に接続する配線（図示せず）が設けられている。

発光ダイオード素子９２は、基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＩｎＮ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光層として形成させたものである。本実施形態では、発光ダイオード素子９２として、後述する透光性樹脂部９３に含まれる蛍光体材料を励起し得る波長の光を発するものが用いられる。より具体的には、発光ダイオード素子９２としては、青色の光を発するものが用いられる。

このような透光性樹脂部９３は、透明性を有するエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を主材料として構成されている。

また、本実施形態では、透光性樹脂部９３は、前述した発光ダイオード素子９２からの光により励起されて黄色に発光する蛍光体材料を含んでいる。

また、透光性樹脂部９３は、発光ダイオード素子９２を外力や埃、水分等から保護する機能を有する。

１対の外部端子９４は、導電性材料を主材料として構成されており、その一方の外部端子９４は、アノード電極（陽極）であり、他方の外部端子９４は、カソード電極（陰極）である。

この１対の外部端子９４は、パッケージ９１の裏面に平行に互いに反対方向に延出している。

このような１対の外部端子９４は、それぞれ、一般に、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の金属材料を主材料として構成される。
この１対の外部端子９４は、半田６５により、１対の配線６３に接続されている。

このような発光装置９においては、１対の外部端子９４を介して発光ダイオード素子９２に電圧を印加すると、発光ダイオード素子９２でエレクトロルミネッセンス効果に基づく発光が起こる。この発光により、光は、透光性樹脂部９３を透過して、外部に放出される。このとき、その光の一部は、パッケージ９１の凹部９１ａの内壁面に反射した後に、透光性樹脂部９３を透過して、外部に放出される。

また、発光装置９は、発光ダイオード素子９２のＥＬ効果により青色に発光するとともに、その青色の光の一部により透光性樹脂部９３が励起されて蛍光により黄色に発光し、補色関係にあるこれら青色光と黄色光との混合により白色発光する。

図１、図２に示すように、各発光装置９は、それぞれ、端部にコネクタ１２が設置された中継ケーブル１１に電気的に接続されている。中継ケーブル１１は、ハウジング６１の１つ貫通孔６１３を介して外部に突出しており、これにより、コネクタ１２が露出する（各発光装置９と異なる位置に配置される）。コネクタ１２は、いわゆる「メス側」のコネクタであり、後述する「オス側」のコネクタである制御基板１のコネクタ４に接続される。光源装置１０のコネクタ１２と制御基板１のコネクタ４とを接続すると、これらが通電して、各発光装置９に電極を供給することができる。これにより、各発光装置９をそれぞれ発光させることができる。

第１の放熱部材７は、前述した基板６２の一方の面側に設けられている。すなわち、第１の放熱部材７は、前述した基板６２の各発光装置９と同じ面側に設けられている。そして、第１の放熱部材７は、各発光ダイオード素子９２からの熱を放熱する機能を有する。

このように第１の放熱部材７を基板６２の各発光装置９と同じ面側に設けることにより、各発光装置９の発光ダイオード素子９２で生じた熱を、基板６２の熱伝導性の低い部分を介さずに、第１の放熱部材７に直接的に伝導することができる。そのため、各発光ダイオード素子９２で生じた熱を第１の放熱部材７により効率的に放熱することができる。よって、各発光ダイオード素子９２を高輝度で点灯させても、各発光ダイオード素子９２の温度上昇を抑えることができる。その結果、光源装置１０は、高輝度で長寿命なものとなる。

第１の放熱部材７は、板状をなし、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔７１が形成されている。この貫通孔７１は、前述した各発光装置９の設置部位に対応して形成されている。そして、各発光装置９が、それぞれ、対応する貫通孔７１内に臨んでいる。

これにより、比較的簡単な構成で、各発光装置９からの光の出射を第１の放熱部材７が阻害するのを防止しつつ、第１の放熱部材７の板面の面積を大きくして第１の放熱部材７の放熱性を向上させることができる。

本実施形態では、各貫通孔７１は、平面視したときに、円形をなしている。なお、貫通孔７１の平面視形状は、各発光装置９からの光の出射を第１の放熱部材７が阻害するのを防止することができれば、上述したものに限定されず、例えば、三角形状、四角形状、五角形状等の多角形状、楕円形状等であってもよい。また、第１の放熱部材７は、複数の発光装置９に対応した複数の貫通孔７１が設けられているのに限定されず、例えば、１つの貫通孔７１に複数の発光装置９が臨むように設けられていてもよい。また、第１の放熱部材７は、複数の発光装置９の設置部位に対応した切り欠き部を有するものであってもよい。また、第１の放熱部材７は、板状をなすものに限らず、ブロック状をなすものであってもよい。

図２に示すように、第１の放熱部材７は、ハウジング６１の内面にそのほぼ全周に亘って当接している。これにより、第１の放熱部材７の熱をハウジング６１にも効率的に伝導し、各発光ダイオード素子９２の温度上昇をより確実に抑えることができる。

また、第１の放熱部材７とハウジング６１の内面との間に隙間がある場合には、これらの間に放熱性を有する樹脂材料（放熱性樹脂）を充填するのが好ましい。また、第１の放熱部材７とハウジング６１の内面とを放熱性樹脂を介して接合することもできる。このようにして放熱性樹脂を用いることによっても、第１の放熱部材７の熱をハウジング６１に効率的に伝導し、各発光ダイオード素子９２の温度上昇をより確実に抑えることができる。かかる放熱性樹脂としては、熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上の熱硬化性液状樹脂が好適に用いられる。具体的には、かかる放熱性樹脂として、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される電気絶縁性かつ高熱伝導性フィラーを充填した、液状フェノール樹脂や液状エポキシ樹脂等が挙げられる。

また、図４に示すように、第１の放熱部材７は、配線６３を通じて各発光装置９からの熱を受けるように構成されている。これにより、各発光ダイオード素子９２で生じた熱を、配線６３を介して第１の放熱部材７に伝導することができる。さらに、基板６２の発光装置９とは反対の面側に各発光装置９への通電のための配線を設けることが不要となり、基板６２の構造の簡単化および薄型化も図ることができる。基板６２の構造の簡単化および薄型化を図ることにより、基板６２の可撓性や柔軟性を優れたものとし、各発光装置９と基板６２との間の熱膨張差に起因して各発光装置９と基板６２との接合部（具体的には半田６５）が損傷するのを防止することができる。

配線６３は、例えば金属材料等で構成されていて熱伝導性に優れていることから、このような構成とすることにより、各発光ダイオード素子９２から第１の放熱部材７への熱の伝導性をより優れたものとすることができる。

本実施形態では、第１の放熱部材７の裏面（背面）には、配線６３（電極）に導通する配線７２（電極）が、樹脂材料で構成された絶縁層７３を介して設けられている。この絶縁層７３により、第１の放熱部材７と配線７２との間の短絡を防止することができる。

また、第１の放熱部材７側に設けられた配線７２を通して、基板６２側に設けられた配線６３および各発光装置９に通電し各発光ダイオード素子９２を発光させることができる。

特に、第１の放熱部材７側に設けられた配線７２は、半田７４を介して、基板６２側に設けられた配線６３に接続されている。これにより、比較的簡単かつ確実に、基板６２側に設けられた配線６３と、第１の放熱部材７側に設けられた配線７２との間で電気的伝達および熱的伝達を行うことができる。なお、基板６２側に設けられた配線６３と、第１の放熱部材７側に設けられた配線７２との接続は、半田を用いたものに限定されず、例えば、異方性導電接着剤（ＡＣＦ）等を用いてもよい。

図５に示すように、配線７２には、配線７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄおよび７２ｅがある。これらの配線７２ａ〜７２ｅは、前述した複数の発光装置９を直列に接続して通電するように配置されている。例えば、複数の発光装置９は、それぞれ、アノード側を第１の放熱部材７の中心側、カソード側を第１の放熱部材７の外周側を向くように配置される。そして、外部の電源ユニット（図示せず）から中継ケーブル１１を介して、配線７２ｄと配線７２ｅとの間に通電することにより、各発光装置９を発光させる。

また、複数の配線７２ａ〜７２ｅは、第１の放熱部材７の全面をできるだけ大きく覆うように形成されている。これにより、配線７２ａ〜７２ｅの熱をより効率的に第１の放熱部材７に伝導することができる。

また、第１の放熱部材７の基板６２側の面には、複数枚の放熱フィン（第１の放熱フィン）７５が突出して形成されている。各放熱フィン７５は、第１の放熱部材７の外周方向に沿って等間隔に配置されている。また、各放熱フィン７５は、接着剤、粘着テープ等で絶縁層１０４に固定されている。

このように放熱フィン７５が設けられていることにより、第１の放熱部材７の放熱性を高めることができる。その結果、各発光ダイオード素子９２の温度上昇をより確実に抑えることができる。

特に、本実施形態では、放熱フィン７５が第１の放熱部材７の基板６２と同じ面側に設けられているので、基板６２から配線６３、半田７４および配線７２を介して効率的に放熱フィン７５に熱を伝導することができる。また、放熱フィン７５がハウジング６１の貫通孔６１３の近傍に設けられているので、放熱フィン７５がハウジング６１内に収納されていても、放熱フィン７５が第１の放熱部材７の放熱性を高めることができる。

なお、放熱フィン７５は、第１の放熱部材７の基板６２と反対の面側に設けることも可能である。この場合、放熱フィン７５を光反射性を有するものとすることで、各発光装置９からの光を拡散させることができる。

また、第１の放熱部材７は、各発光装置９からの光を反射する機能を有している。これにより、各発光装置９からの光の利用効率を高めたり、各発光装置９からの光を拡散または集光して、光源装置１０から出射される光を所望のものとしたりすることができる。また、各発光装置９の光を反射するための反射部材を別途設ける必要がないので、光源装置１０の構成の簡単化および低コスト化を図ることができる。

図２、図４に示すように、第１の放熱部材７の基板６２を介して反対側、すなわち、基板６２の裏面（他方の面）側には、第２の放熱部材８が設けられている。この第２の放熱部材８は、各発光装置９からの熱を放熱するものである。

図２、図６に示すように、第２の放熱部材８は、円板状なす当接部８１と、当接部８１の縁部から後方に向かって突出した支持部８２と、支持部８２の外周部８２１から側方に向かって突出した複数枚の放熱フィン（第２の放熱フィン）８３とを有している。なお、第２の放熱部材８は、当接部８１と支持部８２と各放熱フィン８３とが一体的に形成されたものであってもよいし、それぞれ別体で構成し、該別体同士を連結したものであってもよい。

当接部８１は、その先端側の面（一方の面）が基板６２の裏面に接合されて（当接して）いる。これにより、第２の放熱部材８は、基板６２を通じて各発光装置９からの熱を確実に受けることができる。なお、当接部８１の外径（大きさ）は、基板６２の外径と同じかまたはそれよりも大きいのが好ましい。これにより、第２の放熱部材８と基板６２とを接合した際の接触面積を可能な限り大きく確保することができ、よって、熱の授受がより確実に行なわれる。また、第２の放熱部材８と基板６２と接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着（接着剤や溶媒による接着）による方法、融着（熱融着、高周波融着、超音波融着等）による方法等が挙げられる。

支持部８２は、円筒状をなす部分である。この支持部８２は、その長手方向の途中がハウジング６１の縮径部６１１に例えば嵌合により固定されている。

そして、支持部８２の外周部８２１には、複数枚の放熱フィン８３が支持されている。これらの放熱フィン８３は、支持部８２の外周部８２１の周方向に沿って等間隔に配置されている。また、各放熱フィン８３は、それぞれ、長尺な板片で構成され、その長手方向が支持部８２の長手方向と平行となるように配置されている。また、各放熱フィン８３は、それぞれ、支持部８２のハウジング６１から突出している部分の長さ全体にわたって形成されている。

このような支持部８２および放熱フィン８３により、第２の放熱部材８が各発光装置９の熱を確実に放熱することができる程度に、当該第２の放熱部材８の表面積を十分に確保することができる。

そして、各発光装置９から基板６２に伝わった熱は、第１の放熱部材７を介して基板６２の表側に放熱され、第２の放熱部材８を介して基板６２の裏側にも放熱される。このように、光源装置１０では、第１の放熱部材７と第２の放熱部材８とが相まって、各発光装置９で生じた熱を容易かつ確実に放熱することができる。すなわち、光源装置１０は、放熱性に極めて優れたものとなっている。これにより、各発光ダイオード素子９２を高輝度で点灯させても、各発光ダイオード素子９２の温度上昇を抑えることができ、よって、光源装置１０の長寿命が延びる。

また、光源装置１０は、基板６２を介してその両側にそれぞれ第１の放熱部材７および第２の放熱部材８を設置した簡単な構造となっている。これにより、光源装置１０を組み立てる（製造する）際の工程を簡素化することができる。

第１の放熱部材７および第２の放熱部材８の構成材料は、各放熱部材がそれぞれ前述したような放熱性を発揮することができるものであれば、特に限定されず、金属材料、セラミックス材料、炭素材料等を用いることができるが、金属材料を用いるのが好ましい。金属材料は、熱伝導性が比較的高く、また、安価で加工も容易である。従って、第１の放熱部材７および第２の放熱部材８を金属材料で構成することにより、各発光ダイオード素子９２の温度上昇をより確実に抑えるとともに、光源装置１０の低コスト化を図ることができる。また、第１の放熱部材７を金属材料で構成した場合、特別な加工（例えばメッキ等）をしなくても、前述したように第１の放熱部材７表面を光反射性を有するものとすることができる。なお、用いられる金属材料しては、特に限定されないが、アルミニウムを好適に用いることができる。

また、基板６２の板面に平行な方向での線膨張係数をＡとし、第１の放熱部材７および第２の放熱部材８の同方向での線熱膨張係数をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）は、３〜２０［×１０^−６／℃］であるのが好ましく、３〜１０［×１０^−６／℃］であるのがより好ましい。

これにより、基板６２、第１の放熱部材７および第２の放熱部材８の構成材料の選定を比較的簡単なものとすることができる。また、基板６２と第１の放熱部材７との間の熱膨張差に起因して基板６２と第１の放熱部材７との接合部（半田７４）が損傷するのを防止することができる。これと同様に、基板６２と第２の放熱部材８との間の熱膨張差に起因して基板６２と第２の放熱部材８との接合部が損傷するのを防止することができる。

また、第１の放熱部材７および第２の放熱部材８の面方向での線膨張係数は、特に限定されないが、１５〜３０［×１０^−６／℃］であるのが好ましく、２０〜２５［×１０^−６／℃］であるのがより好ましい。

次に、制御基板１について説明する。
図１に示すように、制御基板１は、回路基板２と、半導体素子３ａおよび３ｂと、コネクタ４と、保護部材５とを備えている。以下、各部の構成について説明する。

回路基板２は、光源装置１０と同様に、自動車２０のエンジンルーム内に配置されている。回路基板２は、平面視で長方形をなしており、各角部には、それぞれ、厚さ方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。そして、回路基板２は、各貫通孔２１にそれぞれボルト３０が挿入され、当該ボルト３０を介してエンジンルームを画成する壁部２０３に固定されている。

この回路基板２は、支持板２２と、支持板２２上に形成された絶縁層２３と、絶縁層２３上に形成された導体回路２４とを有する積層体で構成されている。

支持板２２は、導体回路２４を支持するベースとなるものである。支持板２２は、金属材料で構成され、特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されているのが好ましい。支持板２２がアルミニウムまたはその合金で構成されている場合、当該支持板２２は、熱伝導性が比較的高いものとなり、よって、半導体素子３ａおよび３ｂ、その他、コネクタ４や導体回路２４が発した熱を確実に放熱することができる。

支持板２２の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１〜５ｍｍであるのが好ましく、１〜２ｍｍであるのがより好ましい。支持板２２の厚さをこのような数値範囲に設定することにより、回路基板２を自動車２０に載置可能な程度の強度に確保することができる。また、回路基板２が比較的薄いものとなり、制御基板１の小型化にも寄与する。さらに、前記熱を効率よく放熱することができる。

絶縁層２３は、支持板２２と導体回路２４との間に形成され、支持板２２と導体回路２４とを絶縁する層である。この絶縁層２３により、導体回路２４のショート（短絡）を確実に防止することができる。絶縁層２３の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、各種樹脂材料が挙げられ、特に、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂が好ましい。

また、絶縁層２３の厚さとしては、例えば、５０〜２００μｍであるのが好ましく、８０〜１５０μｍであるのがより好ましい。

導体回路２４は、導電性を有する金属材料で構成されたものである。この導体回路２４は、絶縁層２３の上面全面に積層された金属箔をエッチングにより所定のパターンに形成したものである。なお、導体回路２４を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、銅を好適に用いることができる。これにより、比較的抵抗値が小さい導体回路２４となる。

導体回路２４の厚さとしては、例えば、例えば、１０〜２００μｍであるのが好ましく、１８〜７０μｍであるのがより好ましい。

また、導体回路２４には、その少なくとも一部を覆うように形成された被覆層（ソルダーレジスト層）２５が積層されている。これにより、導体回路２４を保護することができ、よって、例えば、導体回路２４の劣化やショートを防止することができる。なお、導体回路２４の半導体素子３ａおよび３ｂが接続される部分は、被覆層２５が省略されており、露出している。また、被覆層２５の構成材料としては、特に限定されず、例えば、絶縁層２３と同様の樹脂材料を用いることができる。

被覆層２５の厚さとしては、例えば、例えば、１０〜１００μｍであるのが好ましく、１０〜３０μｍであるのがより好ましい。

図１に示すように、回路基板２上には、光源装置１０の各発光装置９の作動を制御する半導体素子３ａおよび３ｂが配置されている。半導体素子３ａおよび３ｂは、それぞれ、その全体形状が板状をなすものであり、互いに厚さが異なるものである。図１に示す構成では、半導体素子３ａは、その厚さｔ_１が半導体素子３ｂの厚さｔ_２よりも大きく、ハウジング４２の高さｈ_１よりも小さいものである。

半導体素子３ａと半導体素子３ｂとの構成は、ほぼ同じであるため、以下、半導体素子について代表的に説明する。

半導体素子３ａは、例えばバッテリ（図示せず）から供給された電力を各発光装置９の発光に適した電力に変換（例えば、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換）する機能を有するものである。半導体素子３ａの内部には、銅等の導電性金属材料で構成される配線パターン（図示せず）が、所定形状で設けられている。この配線パターンは、下面３１から突出した複数の端子３２に電気的に接続されている。そして、各端子３２がそれぞれ導体回路２４と接合され、これにより、半導体素子３ａが導体回路２４と電気的に接続されることとなる。なお、各端子３２は、それぞれ、例えば、半田、銀ろう、銅ろう、燐銅ろうのようなろう材を主材料として構成されている。

なお、半導体素子３ａの外装部を構成するモールド部３３は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のような熱硬化性樹脂で構成されている。

図１に示すように、回路基板２上には、半導体素子３ａおよび３ｂと異なる位置にコネクタ４が配置されている。コネクタ４は、中継ケーブル１１を介して、光源装置１０に接続されている。

コネクタ４は、いわゆる「オス側」のコネクタであり、複数のピン（端子）４１と、これらのピン４１を一括して収納するハウジング４２とを有している。

各ピン４１は、それぞれ、銅等の導電性金属材料で構成され、導体回路２４に電気的に接続されている。そして、各ピン４１と、光源装置１０の「メス側」のコネクタ１２の各端子とが嵌合により接続することができる。

ハウジング４２は、筒体で構成され、回路基板２に対し立設している。そして、ハウジング４２に収納された各ピン４１も回路基板２に対し垂直方向に、すなわち、鉛直上方に向かって起立している。これにより、コネクタ４に中継ケーブル１１のコネクタ１２を接続する際、コネクタ１２を上方から差し込むことができ、その接続作業を容易に行なうことができる。

なお、ハウジング４２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、半導体素子３ａのモールド部３３の構成材料と同様の熱硬化性樹脂が用いることができる。

図１に示すように、保護部材５は、導体回路２４や半導体素子３ａおよび３ｂ、特に、導体回路２４と半導体素子３ａおよび３ｂとの接続部を覆うものである。この保護部材５は、硬質の樹脂材料で構成され、層状に設けられている。これにより、半導体素子３ａおよび３ｂや、コネクタ４（ハウジング４２）を一括して固定することができる。従って、自動車２０が走行しているときにその振動が制御基板１に伝達したとしても、当該振動による半導体素子３ａ、３ｂやコネクタ４の離脱を確実に防止することができる。

保護部材５を構成する硬質の樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、半導体素子３ａのモールド部３３やハウジング４２の構成材料と同様の熱硬化性樹脂を用いることができ、特にエポキシ樹脂が好ましい。

制御基板１では、保護部材５の厚さｔ_３は、ハウジング４２の高さｈ_１よりも小さく、かつ、半導体素子３ａの厚さｔ_１よりも大きい。すなわち、保護部材５の上面５１は、鉛直方向で、ハウジング４２の上面４２１と半導体素子３ａの上面３４との間に位置している。これにより、保護部材５で半導体素子３ａ等を確実に保護することができる程度に、保護部材５の厚さｔ_３をできる限り抑えることができる。その結果、制御基板１の小型化（軽量化）を図ることができる。

また、保護部材５は、硬質ものものであるため、従来のように車積時にアルミニウム製のケースで制御基板１を覆わなくとも、半導体素子３ａ等を確実に保護することができる。このように、制御基板１では、車積時に用いられる従来のアルミニウム製のケースを省略することができ、その省略した分だけ、自動車２０の総重量を抑えることができる。

また、図１に示すように、半導体素子３ａ等が保護部材５に埋設された状態となるため、これらに対する防水・防塵機能が発揮される。

保護部材５を構成する樹脂材料には、アルミナ等の金属酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される電気絶縁性かつ高熱伝導性フィラーを充填されているのが好ましい。これにより、保護部材５を介して、半導体素子３ａ等が発した熱の放熱が促進される。そして、この放熱と、前述した支持板２２を介しての放熱とが相まって、制御基板１は、全体として放熱性に極めて優れたものとなる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明の光源装置の第２実施形態を示す縦断面図、図８は、図７に示す光源装置での第２の放熱部材を示す斜視図である。

以下、これらの図を参照して本発明の光源装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。

本実施形態は、第２の放熱部材の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。

図７、図８に示す第２の放熱部材８Ａは、当接部８１の裏面から複数枚の放熱フィン（第２の放熱フィン）８４が突出して形成されたものである。各放熱フィン８４は、それぞれ、長尺な板片で構成され、その長手方向が支持部８２の長手方向と平行となるように、等間隔に配置されている。これにより、第２の放熱部材８Ａが各発光装置９の熱を確実に放熱することができる程度に、当該第２の放熱部材８Ａの表面積を十分に確保することができる。

このような構成の第２の放熱部材８Ａは、各発光装置９から基板６２に伝わった熱を第１の放熱部材７とともに効率よく放熱することができる。

以上、本発明の光源装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の光源装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、本発明の光源装置は、自動車に搭載されて、ヘッドライトとして用いることができるが、これに限定されず、例えば、バックライト（リアランプ）、ウィンカ等にも用いることができる。その他、本発明の光源装置は、例えば、体育館内の照明、アリーナ、その他展示会場の照明、信号機、鉄道車両、船舶、航空機、駅、灯台、港、空港（滑走路の照明）などの等のような高輝度照明器具にも用いることができる。

また、発光装置の設置数は、前記各実施形態では４つであるが、これに限定されず、例えば、１つ、２つ、３つまたは５つ以上であってもよい。

１００ 光源システム
１ 制御基板
２ 回路基板
２１ 貫通孔
２２ 支持板
２３ 絶縁層
２４ 導体回路
２５ 被覆層（ソルダーレジスト層）
３ａ、３ｂ 半導体素子
３１ 下面
３２ 端子
３３ モールド部
３４ 上面
４ コネクタ
４１ ピン（端子）
４２ ハウジング
４２１ 上面
５ 保護部材
５１ 上面
６ 本体
６１ ハウジング
６１１ 縮径部
６１２ 内周部
６１３ 貫通孔
６２ 基板
６３ 配線
６４ 絶縁層
６５ 半田
７ 第１の放熱部材
７１ 貫通孔
７２、７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ 配線
７３ 絶縁層
７４ 半田
７５ 放熱フィン（第１の放熱フィン）
８、８Ａ 第２の放熱部材
８１ 当接部
８２ 支持部
８２１ 外周部
８３、８４ 放熱フィン（第２の放熱フィン）
９ 発光装置
９１ パッケージ
９１ａ 凹部
９２ 発光ダイオード素子
９３ 透光性樹脂部
９４ 外部端子
１０ 光源装置
１１ 中継ケーブル
１２ コネクタ
２０ 自動車
２０３ 壁部
３０ ボルト
４０ カバー
１０４ 絶縁層
ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３ 厚さ
ｈ_１ 高さ

Claims (13)

1. 基板と、
   前記基板の一方の面に搭載され、発光ダイオード素子を有する少なくとも１つの発光装置と、
   前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記発光装置からの熱を放熱する第１の放熱部材と、
   前記基板の他方の面側に設けられ、前記発光装置からの熱を放熱する第２の放熱部材とを備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記基板の前記一方の面側には、前記発光装置に導通する配線が設けられており、前記第１の放熱部材は、前記配線を通じて前記発光装置からの熱を受けるように構成されている請求項１に記載の光源装置。
3. 前記第１の放熱部材は、板状をなし、その厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記発光装置は、前記貫通孔内に臨むように設けられている請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記第１の放熱部材は、その少なくとも一方の面から突出して形成された複数の第１の放熱フィンを有する請求項３に記載の光源装置。
5. 前記第２の放熱部材は、板状なし、その一方の面が前記基板の前記他方の面に当接する当接部を有し、前記基板を通じて前記発光装置からの熱を受けるように構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の光源装置。
6. 前記第２の放熱部材は、前記当接部の他方の面から突出して形成された複数の第２の放熱フィンをさらに有する請求項５に記載の光源装置。
7. 前記第２の放熱部材は、前記当接部の他方の面から突出した筒状をなす支持部と、該支持部の外周部に支持された複数の第２の放熱フィンとをさらに有する請求項５に記載の光源装置。
8. 前記基板の板面に平行な方向での線膨張係数をＡとし、前記第１の放熱部材および前記第２の放熱部材の同方向でのそれぞれの線熱膨張係数をＢとしたとき、（Ａ−Ｂ）が、３〜２０［×１０^−６／℃］である請求項１ないし７のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記第１の放熱部材および前記第２の放熱部材は、それぞれ、金属材料で構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の光源装置。
10. 前記第１の放熱部材は、前記発光装置からの光を反射する機能を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の光源装置。
11. 前記発光装置は、前記基板の面方向に沿って複数配置されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の光源装置。
12. 前記発光装置と異なる位置に配置され、該発光装置と電気的に接続されたコネクタを備える請求項１ないし１１のいずれかに記載の光源装置。
13. 当該光源装置は、自動車に搭載され、該自動車のヘッドライトとして使用される請求項１ないし１２のいずれかに記載の光源装置。

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