JP2013251337A - Printed circuit board and vehicle lamp - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子が搭載されたプリント基板およびこれを使用する車両用灯具に関する。 The present invention relates to a printed circuit board on which a light emitting element is mounted, and a vehicular lamp using the printed circuit board.
LED(Light Emitting Device)などの発光素子が車両用灯具の光源として広く用いられている。発光素子の温度が著しく上昇すると、光出力が低下したり素子寿命が低下したりするという問題が生じるため、発光素子からの発熱を効率良く放熱する必要がある。例えば特許文献1には、LEDと駆動回路との間に熱伝導部を設け、LEDからの熱を駆動回路基板側に伝導させるとともに、駆動回路基板の貫通孔内に埋め込まれた熱伝導部材と熱伝導部とを金属層を介して熱的に結合するように構成した発光装置が開示されている。 A light emitting element such as an LED (Light Emitting Device) is widely used as a light source of a vehicular lamp. When the temperature of the light emitting element is significantly increased, there arises a problem that the light output is reduced and the life of the element is reduced. Therefore, it is necessary to efficiently dissipate heat generated from the light emitting element. For example, in Patent Document 1, a heat conduction part is provided between the LED and the drive circuit to conduct heat from the LED to the drive circuit board side, and a heat conduction member embedded in the through hole of the drive circuit board; A light-emitting device configured to be thermally coupled to a heat conducting unit via a metal layer is disclosed.
特許文献1に記載の技術では、熱伝導部材が駆動回路基板の貫通孔内に埋め込まれているので、熱伝導部材の配置およびサイズが制限される。 In the technique described in Patent Document 1, since the heat conducting member is embedded in the through hole of the drive circuit board, the arrangement and size of the heat conducting member are limited.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子およびヒートシンクが搭載されたプリント基板において、発光素子の放熱性を高める技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for improving heat dissipation of a light emitting element in a printed board on which the light emitting element and a heat sink are mounted.
本発明のある態様は、絶縁基板と、絶縁基板上の回路パターンと、回路パターンと電気的に接続する発光素子と、を備えるプリント基板である。発光素子と接触するとともに回路パターンから絶縁された放熱経路がプリント基板上に形成され、放熱経路と直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備える。 One embodiment of the present invention is a printed board including an insulating substrate, a circuit pattern on the insulating substrate, and a light emitting element electrically connected to the circuit pattern. A heat dissipation path in contact with the light emitting element and insulated from the circuit pattern is formed on the printed circuit board, and further includes a heat sink disposed so as to be in direct contact with the heat dissipation path.
この態様によると、発光素子から放熱経路を介してヒートシンクに熱が直接伝達されるため、発光素子の放熱性を高めることができる。 According to this aspect, heat is directly transferred from the light emitting element to the heat sink via the heat dissipation path, so that the heat dissipation of the light emitting element can be improved.
発光素子から発せられる光を遮らないようにヒートシンクが配置されてもよい。これにより、光量を落とすことなく発光素子とヒートシンクを基板の同一側に配置することができる。 A heat sink may be arranged so as not to block light emitted from the light emitting element. Thereby, a light emitting element and a heat sink can be arrange | positioned on the same side of a board | substrate, without reducing light quantity.
ヒートシンクの表面の一部が、発光素子から発せられる光の反射面として構成されてもよい。これによると、ヒートシンクの反射面を利用した配光制御をすることができる。 A part of the surface of the heat sink may be configured as a reflection surface of light emitted from the light emitting element. According to this, light distribution control using the reflective surface of the heat sink can be performed.
個別に点消灯可能に構成された複数の発光素子を備えてもよい。 You may provide the some light emitting element comprised so that lighting-off was possible separately.
プリント基板が灯室内に略垂直方向に立設された車両用灯具を構成し、ヒートシンクを発光素子の上方に配置してもよい。これによると、車両用灯具をハイビームとして使用したときに、水平線の下方に広めの配光をすることができ、路面の視認性を高めることができる。 A vehicular lamp in which a printed board is erected in a substantially vertical direction in the lamp chamber may be configured, and a heat sink may be disposed above the light emitting element. According to this, when the vehicular lamp is used as a high beam, it is possible to make a wide light distribution below the horizon, and to improve the visibility of the road surface.
本発明によれば、発光素子が搭載されたプリント基板において、絶縁層を介在させることなく、発光素子から放熱経路を介してヒートシンクに熱が伝導されるため、発光素子の放熱性を高めることができる。 According to the present invention, in the printed circuit board on which the light emitting element is mounted, heat is conducted from the light emitting element to the heat sink through the heat dissipation path without interposing an insulating layer, thereby improving the heat dissipation of the light emitting element. it can.
図1は、従来技術に係る、発光素子12が表面実装されたアルミ基板10の断面図である。アルミニウム製のメタルベース20上に絶縁層18が形成され、絶縁層18上に、所望の回路パターンを形成するように、例えば銅箔などの導体層16が配置される。導体層16の上にはさらに絶縁層14が形成される。パッケージングされたLEDなどの発光素子12は、パッケージ下面にある電極(図示せず)がハンダ13を介して導体層16と接続される。また、メタルベース20の下面には、発光素子12からの発熱を放熱するためのヒートシンク22が配置される。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an
図1のようなアルミ基板は当業者にとって周知の構造なので、製造方法等の詳細な説明は省略する。 Since the aluminum substrate as shown in FIG. 1 has a structure well known to those skilled in the art, a detailed description of the manufacturing method and the like will be omitted.
図1のように、発光素子12とは基板を挟んで反対側にヒートシンク22が配置される場合、発光素子12からヒートシンク22への熱伝達経路に絶縁層が介在するため、放熱性能が低下するという問題がある。
As shown in FIG. 1, when the
基板としてガラスエポキシ基板を用いる場合には、発光素子の周辺にスルーホールを空け、発光素子からの発熱をスルーホールを介して基板裏面のヒートシンクに伝達させることも行われている。この場合も、熱伝達経路に絶縁層が介在しているため、上記と同様に放熱性能が低下する。 When a glass epoxy substrate is used as the substrate, a through hole is formed around the light emitting element, and heat generated from the light emitting element is transmitted to the heat sink on the back surface of the substrate through the through hole. Also in this case, since the insulating layer is interposed in the heat transfer path, the heat dissipation performance is deteriorated as described above.
図2(a)は、本発明の一実施形態に係る、発光素子52が表面実装されたアルミ基板50の断面図であり、図2(b)はその上面図である。
FIG. 2A is a cross-sectional view of an
アルミニウム製のメタルベース60上に絶縁層58が形成され、絶縁層58上に、所望の回路パターンを形成するように、例えば銅箔などの金属からなる導体層56が配置される。導体層56の上にはさらに絶縁層54が形成される。パッケージングされたLEDなどの発光素子52のパッケージ下面にある電極(図示せず)が、ハンダ53を介して導体層56と接続される。
An insulating
絶縁層58の上には、導体層56の回路パターンから絶縁された放熱経路57が形成される。この放熱経路57は、導体層56と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。また、放熱経路57と導体層56はエッチングなどにより同時に形成されてもよいし、別々に形成されてもよい。
On the
放熱経路57と直接接触するように、ヒートシンク62が発光素子52と同じ側に基板上に配置される。
A
発光素子52の下面には、電極から絶縁された熱伝達用のサーマルパッド64が設けられており、サーマルパッド64と放熱経路57とが接触するように発光素子52が配置される。
On the lower surface of the
上記の構成によると、発光素子52で発生した熱は、サーマルパッド64、放熱経路57を通してヒートシンク62に伝達される。このように、熱伝達経路に絶縁層が介在しないので、従来の構造よりも発光素子の放熱性を高めることができる。
According to the above configuration, the heat generated in the
図2(b)に示すように、アルミ基板上には複数(ここでは二つ)の発光素子が配置されてもよい。これらの発光素子は、個別に点消灯可能に構成されると好ましい。このように複数の発光素子が一つの基板上に搭載されると発熱量が増大するので、本実施形態のような、放熱経路と発光素子およびヒートシンクとを直接接触させて放熱性能を高める手法が特に適している。 As shown in FIG. 2B, a plurality (here, two) of light emitting elements may be arranged on the aluminum substrate. These light-emitting elements are preferably configured so that they can be turned on and off individually. When a plurality of light emitting elements are mounted on one substrate in this way, the amount of heat generation increases, so there is a method for improving the heat dissipation performance by directly contacting the heat dissipation path, the light emitting element, and the heat sink as in this embodiment. Especially suitable.
図3は、図2に示した発光素子52が表面実装されたアルミ基板50を車両用灯具80の光源として使用する例を示す。
FIG. 3 shows an example in which the
車両用灯具80は、車両前方側(図3の左側)に開口部を有するランプボディ87と、このランプボディ87の開口部を覆う透明樹脂製のアウターカバー89とで形成される灯室81を有する。灯室81内には支持基台84が設けられる。発光素子52が表面実装されたアルミ基板50は、この支持基台84の上に取り付けられて、灯室内で略垂直方向に立設される。発光素子52の車両の前方側には投影レンズ70が配置される。投影レンズ70の上下には、灯室内部の構造を隠すためのエクステンション部材82、83が設置される。
The
支持基台84とランプボディ87の車両後方側の壁面との間にはエイミングスクリュー86が取り付けられており、このエイミングスクリュー86のねじ込み量を変えることで光軸調整を行うことができる。
An aiming
図3中の点線は、発光素子52の発光領域の外縁とレンズ70の入光領域の外縁とを結ぶ線である。これから分かるように、発光素子52から発せられる光を遮らないように、ヒートシンク62が基板50上に配置されることが望ましい。これにより、光量を犠牲にすることなく発光素子とヒートシンクとを基板の同一側に配置することができる。
A dotted line in FIG. 3 is a line connecting the outer edge of the light emitting region of the
図4は、発光素子52が表面実装されたアルミ基板50’を車両用灯具80の光源として使用する別の例を示す。図3に示した例と異なり、ここでは、発光素子52の発光領域の上側の外縁と、レンズ70の入光領域の上側の外縁とを結ぶ線よりも、ヒートシンク68の外形が内側にはみ出している。しかしながら、ヒートシンク68の発光素子側の面68aを反射面として構成することで、この反射面を利用した配光制御を行うことができる。
FIG. 4 shows another example in which the
図4のように、ヒートシンク68の反射面を利用した配光制御を行う場合には、灯室内でヒートシンク68が発光素子52の上方に位置するようにアルミ基板50’を立設すると好ましい。これについて、図5を用いて説明する。
As shown in FIG. 4, when performing light distribution control using the reflective surface of the
発光素子52を水平方向に複数並べ個別に点消灯可能とした車両用灯具を考える。仮に、ヒートシンク68が発光素子52の下方に位置するようにアルミ基板50’を立設した場合、図5(a)に示すように、個々の発光素子によって、水平線Hの上側が水平方向に広がった配光パターン(R2〜R4、L2〜L4)が形成される。この車両用灯具を用いて、先行車Cにグレアを与えないように遮光領域を形成する周知のADB(Adaptive Driving Beam)を実施する場合、図示のように先行車Cの左右に近接させた配光を形成すると、水平線Hの上側の配光が広がっているために、視認性を高める必要がある先行車Cの下方の路面を十分に照射することができなくなってしまう。
Consider a vehicular lamp in which a plurality of
これに対し、ヒートシンク68が発光素子52の上方に位置するようにアルミ基板50’を立設した場合(すなわち図4に示す例の場合)、図5(b)に示すように、個々の発光素子によって、水平線Hの下側が水平方向に広がった配光パターン(R1〜R4、L1〜L4)が形成される。この車両用灯具を用いてADBを実施すると、先行車Cの左右に近接させた配光を実現できる上に、水平線Hの下側の配光が広がっているために、先行車Cの下方の路面も照射することができる。
On the other hand, when the
なお、上記ではアルミ基板を例にして説明したが、ガラスエポキシ基板などのアルミ基板以外の任意のプリント基板に対しても本発明を適用することができる。基板自体が絶縁性を有する材料で構成されていてもよいし、上記のように導体基板の表面に絶縁層を形成したものでもよい。 In the above description, the aluminum substrate has been described as an example. However, the present invention can be applied to any printed board other than an aluminum substrate such as a glass epoxy substrate. The substrate itself may be made of an insulating material, or may be an insulating layer formed on the surface of the conductor substrate as described above.
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each figure is for explaining an example, and any configuration that can achieve the same function can be changed as appropriate, and the same effect can be obtained.
また、上述の各実施形態は、互いに矛盾しない限り、任意のものを組み合わせて使用することができる。 Further, the above-described embodiments can be used in combination as long as they do not contradict each other.
ヒートシンクの代わりに、冷却ファンやペルチェ素子などを配置してもよい。 Instead of the heat sink, a cooling fan or a Peltier element may be arranged.
50 アルミ基板、 52 発光素子、 54 絶縁層、 56 導体層、 57 放熱経路、 58 絶縁層、 60 メタルベース、 62 ヒートシンク、 64 サーマルパッド、 68 ヒートシンク、 68a 反射面、 70 レンズ。 50 aluminum substrate, 52 light emitting element, 54 insulating layer, 56 conductor layer, 57 heat dissipation path, 58 insulating layer, 60 metal base, 62 heat sink, 64 thermal pad, 68 heat sink, 68a reflecting surface, 70 lens.
Claims (5)
前記絶縁基板上の回路パターンと、
前記回路パターンと電気的に接続する発光素子と、
を備え、
前記発光素子と接触するとともに前記回路パターンから絶縁された放熱経路が形成され、
前記放熱経路と直接接触するように配置されたヒートシンクをさらに備えることを特徴とするプリント基板。 An insulating substrate;
A circuit pattern on the insulating substrate;
A light emitting element electrically connected to the circuit pattern;
With
A heat dissipation path that is in contact with the light emitting element and insulated from the circuit pattern is formed,
A printed circuit board further comprising a heat sink disposed so as to be in direct contact with the heat dissipation path.
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