JP2018142591A - 光源モジュール、照明装置、および移動体 - Google Patents

光源モジュール、照明装置、および移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】光源アレイを構成する複数の光源が個々に点灯制御可能であり、かつ複数の光源が行列状に高密度で配列された光源モジュールを提供する。
【解決手段】実施形態の一例である光源モジュール１０は、一次配線基板２０と、当該基板の表面に行列状に実装された個々に点灯制御される複数の光源４１とを備える。また、光源モジュール１０は、複数の光源４１からなる列Ｃに沿って延設され、第１電極４３のそれぞれに給電するための第１給電配線２３と、第１給電配線２３よりも一次配線基板２０の裏面側で列Ｃに沿って延設され、第２電極４４のそれぞれに給電するための複数の第２給電配線２４とを備える。第１電極４３は、列Ｃに沿った列方向と直交する行方向の長さが、第２電極４４よりも長い。複数の第２給電配線２４の少なくとも１つは、１つまたは複数の同列光源４１の第１電極４３と一次配線基板２０の厚み方向に重なる直下領域３６を通って延設されている。
【選択図】図６

Description

本開示は、光源モジュール、照明装置、および移動体に関する。
従来、複数の光源を行列状に配置してなる光源アレイを備えた光源モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、発光ダイオード（ＬＥＤ）を有してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの単位表示を任意に組み合わせて所望の文字、記号、または図柄を構成して表示する発光表示装置が開示されている。特許文献１の発光表示装置には、各ＬＥＤへの給電配線が基板の両面に形成され、基板を厚み方向に貫通するスルーホールが発光単位毎に形成された配線基板が設けられている。
特開２００８−２１８６７４号公報
ところで、光源アレイを備えた光源モジュールにおいて、複数の光源を個々に点灯制御可能な構成とする場合、プラス側およびマイナス側の少なくとも一方の給電配線を光源と同数設ける必要がある。一方、光源モジュールでは、各光源の間隔を小さくして多くの光源を高密度に配列することが求められているため、配線スペースを大きくとることは難しい。
本開示の一態様である光源モジュールは、基材と、前記基材の表面に行列状に実装された複数の光源であって、第１給電パッドおよび第２給電パッドをそれぞれ有し、個々に点灯制御される複数の光源と、前記複数の光源からなる列に沿って延設され、前記第１給電パッドのそれぞれに給電するための第１給電配線と、前記第１給電配線よりも前記基材の裏面側で前記列に沿って延設され、前記第２給電パッドのそれぞれに給電するための複数の第２給電配線とを備え、前記第１給電パッドは、前記列に沿った列方向と直交する行方向の長さが、前記第２給電パッドよりも長く、前記複数の光源のうち同じ列を構成する同列光源のそれぞれに接続される前記複数の第２給電配線の少なくとも１つは、１つまたは複数の前記同列光源の前記第１給電パッドと前記基材の厚み方向に重なる直下領域を通って延設されていることを特徴とする。
本開示の一態様である照明装置は、上記光源モジュールを備える。また、本開示の一態様である移動体は、上記光源モジュールを備える。
本開示の一態様によれば、光源アレイを構成する複数の光源が個々に点灯制御可能であり、かつ複数の光源が行列状に高密度で配列された光源モジュールを提供することができる。また、本開示の一態様である光源モジュールによれば、省スペースで多くの配線を形成でき、例えば同一層内に光源と同数の給電配線を形成することが可能である。
実施形態の一例である移動体の正面図である。 実施形態の一例である照明装置の断面図である。 実施形態の一例である光源モジュールの平面図である。 実施形態の一例である光源モジュールの回路図である。 実施形態の一例である光源モジュールの一次配線基板および当該基板表面に実装された光源アレイを示す平面図である（絶縁層および遮光材の図示省略）。 図５の一部を拡大して示す図である。 図６中のＡＡ線断面の一部を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本開示に係る光源モジュール、照明装置、および移動体の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、各構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において、「略〜」との記載は、略平行を例に説明すると、完全に平行はもとより、実質的に平行と認められる状態を含む意図である。
実施形態の説明では、本開示に係る光源モジュールが搭載された照明装置として、自動車の前照灯２を例示するが、本開示の照明装置はこれに限定されない。本開示の照明装置は、ディスプレイ、プロジェクタ、信号機等の機器用照明装置、住宅、店舗、オフィス、工場、商業施設、公共施設、野外施設等の施設用照明装置などであってもよく、自動車の前照灯以外の移動体用照明装置であってもよい。
また、本開示に係る光源モジュールが搭載される移動体として、前照灯２を備える自動車１を例示するが、本開示の移動体は自動車（自動二輪車を含む）に限定されない。本開示の移動体は、鉄道車両、飛行機、ヘリコプター、船、自転車などであってもよい。
図１は、実施形態の一例である自動車１の正面図である。図１に例示するように、自動車１は、前照灯２と、前照灯２に電力を供給するためのバッテリ３とを備える。前照灯２は、車体４の前端部において、車体４の幅方向両側にそれぞれ設けられている。また、自動車１は、前照灯２をオンオフするためのスイッチ５と、前照灯２の動作を制御する駆動回路６とを備える。スイッチ５は、一般的に運転席に設置され、ドライバーによって操作されるが、前照灯２は照度センサ等を用いて自動でオンオフされてもよい。
駆動回路６は、前照灯２またはその近傍に設置されている。駆動回路６は、スイッチ５の操作等に基づく前照灯２のオンオフ制御だけでなく、前照灯２の調光、調色などを実行してもよい。駆動回路６は、例えば自動車１の全体を制御する車両制御システム（図示せず）から制御指令を受信し、この制御指令に基づいて前照灯２の動作を制御する。
図２は、実施形態の一例である前照灯２の断面図である。図２に例示するように、前照灯２は、筒状のケース７と、ケース７の軸方向一端部に取り付けられた投影レンズ８と、ケース７内に配置された光源モジュール１０とを備える。光源モジュール１０は、光源アレイ４０を備え、光源アレイ４０を投影レンズ８側に向けた状態でケース７内に配置されている。光源アレイ４０は、一次配線基板２０の表面に行列状に実装された複数の光源４１を含む（図３等参照）。好適な光源４１は、半導体発光素子であって、中でも発光ダイオード（ＬＥＤ）が好ましい。以下、光源４１をＬＥＤとして説明する。
ケース７は、例えば軸方向一端が開口した有底円筒形状を有する。投影レンズ８の形状は特に限定されないが、図２では、ケース７の内側に向いた光入射面８Ａが平面、ケース７の外側を向いた光出射面８Ｂが凸面である平凸レンズを例示している。前照灯２は、ケース７の開口を塞ぐように軸方向一端部に投影レンズ８が固定され、投影レンズ８と対向するケース７の壁面（底面）に光源モジュール１０が固定された構造を有する。
光源モジュール１０は、一次配線基板２０が実装される二次配線基板１１を備え、ボルト、ナット等の締結部材９を用いてケース７の壁面に固定される。二次配線基板１１には、締結部材９を取り付けるための複数の貫通孔１８が形成されている。光源アレイ４０を構成する複数の光源４１には、駆動回路６を介してバッテリ３から電力が供給される。駆動回路６は、各光源４１に対応する複数のスイッチング素子を有し、個々の光源４１を独立に点灯制御可能である。
光源モジュール１０の光源アレイ４０は、複数の光源４１を行列状に並べて構成されており、行方向の長さが列方向の長さよりも長い平面視帯状を呈する（図３等参照）。自動車１の前照灯２は、鉛直方向よりも水平方向に対して広角に光を照射できることが望ましい。このため、光源モジュール１０は、光源アレイ４０の長手方向（行方向）が水平方向に沿うようにケース７内に固定される。
なお、前照灯２の構造は、図２に例示する構造に限定されない。例えば、光源モジュール１０は、二次配線基板１１が固定される取り付け部材を介してケース７に固定されてもよい。また、ケース７内には、光源モジュール１０の光を投影レンズ８側に反射させる反射体が設けられていてもよい。
図３は、実施形態の一例である光源モジュール１０の平面図である。図３に例示するように、光源モジュール１０は、二次配線基板１１と、二次配線基板１１上に実装された一次配線基板２０とを備える。光源アレイ４０は、上述の通り、一次配線基板２０上に実装されている。光源アレイ４０は、多くの光源４１を行列状に高密度で配列して構成されることが好ましい。一方、光源モジュール１０では、複数の光源４１を個々に点灯制御可能な構成とするため、例えば光源４１と同数の第２給電配線２４（図５等参照）を一次配線基板２０に形成する必要がある。詳しくは後述するが、光源モジュール１０は、複数の光源４１が個々に点灯制御可能であり、かつ複数の光源４１が行列状に高密度で配列された構造を有する。
二次配線基板１１および一次配線基板２０は、いずれも平面視長方形状を有するが、一次配線基板２０は二次配線基板１１よりも長辺および短辺の長さがいずれも短く、二次配線基板１１よりも細長い。一次配線基板２０は、二次配線基板１１の中央部において、各基板の長辺同士および短辺同士が略平行となるように配置される。一次配線基板２０は、二次配線基板１１の表面に半田付けされてもよく、接着剤を用いて接合されてもよい。各基板の平面視形状は長方形状に限定されず、正方形状であってもよい。
二次配線基板１１は、平面視長方形状のベース基板１２と、ベース基板１２の表面側に形成された給電配線１４と、給電配線１４が接続されるコネクタ１７とを有する。また、二次配線基板１１には、複数の貫通孔１８が形成されている。ベース基板１２は、二次配線基板１１の母材であって、給電配線１４等の支持体として機能する。
ベース基板１２には、例えば金属基板、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板などが用いられる。導電性の基板を用いる場合は、基板表面と給電配線１４との間に絶縁層を設ける必要がある。給電配線１４は、例えばアルミニウム、銅、タングステン、銀、金等を主成分とする金属で構成される。導電性、材料コスト等を考慮すると、アルミニウムまたは銅が好ましい。
二次配線基板１１は、一次配線基板２０の周囲に形成された給電パッドを備える。給電パッドには、一次配線基板２０の第１給電パッド２５と電気的に接続される二次基板側第１給電パッド１５、および一次配線基板２０の第２給電パッド２６と電気的に接続される二次基板側第２給電パッド１６が含まれる。各給電パッドは、例えば給電配線１４と同様の金属で構成される。
二次配線基板１１の各給電パッドは、例えば金等の金属ワイヤを介して、一次配線基板２０の各給電パッドに接続される。二次配線基板１１の各給電パッドは、一次配線基板２０の対応する給電パッドと同数形成される。一次配線基板２０の第１給電パッド２５は、一次配線基板２０の長手方向両端部に１つずつ形成されているので、二次基板側第１給電パッド１５は、一次配線基板２０の長手方向両端部の近傍にそれぞれ形成される。
他方、一次配線基板２０の第２給電パッド２６は、一次配線基板２０の短手方向両端部に複数形成されているので、二次基板側第２給電パッド１６は、一次配線基板２０の短手方向両端部の近傍にそれぞれ形成される。二次配線基板１１には、一次配線基板２０を短手方向両側から挟むように、一次配線基板２０の長手方向に沿って、複数の二次基板側第２給電パッド１６が１列に並んで形成された列（以下、「列Ｒ（１６）」とする）が２つ形成されている。
光源モジュール１０では、二次配線基板１１の中央部に実装された一次配線基板２０を取り囲むように複数のコネクタ１７が配置されている。具体的には、二次配線基板１１の長手方向両端部に短手方向に沿って２つずつ、短手方向両端部に長手方向に沿って２つずつ、合計８つのコネクタ１７が配置されている。以下、二次配線基板１１の長手方向両端部に配置されたコネクタ１７を「コネクタ１７Ａ」、短手方向両端部に配置されたコネクタ１７を「コネクタ１７Ｂ」とする。
給電配線１４は、複数の二次基板側第２給電パッド１６と、複数のコネクタ１７の各端子（図示せず）とをそれぞれ接続する配線であって、一次配線基板２０の短手方向両端部の近傍から二次配線基板１１の四方に延びている。給電配線１４は、二次基板側第２給電パッド１６と同数形成されている。複数の給電配線１４のそれぞれは、各二次基板側第２給電パッド１６を介して一次配線基板２０の各第２給電パッド２６に給電するための配線であるが、光源アレイ４０の熱を二次配線基板１１の四方に放熱する熱伝導路としても機能する。
複数の給電配線１４のそれぞれは、二次基板側第２給電パッド１６と、コネクタ１７の端子とを一対一で接続する。例えば、隣り合う２つのコネクタ１７Ａ，１７Ｂから延びる複数の給電配線１４は、当該２つのコネクタの近くに位置する列Ｒ（１６）に対して、その列Ｒ（１６）の半分を構成する各二次基板側第２給電パッド１６にそれぞれ接続される。そして、コネクタ１７Ａから延びる複数の給電配線１４、およびコネクタ１７Ｂから延びる複数の給電配線１４は、絶縁層を介して二次配線基板１１の厚み方向に積層形成され、各二次基板側第２給電パッド１６に対して交互に接続される。
詳しくは後述するが、一次配線基板２０には、基板中央に光源アレイ４０が実装されており、光源アレイ４０の周囲に遮光材４６が設けられている。また、一次配線基板２０は、各給電パッドおよび各光源４１の電極に対応する部分を除き、基板表面が絶縁層２９で覆われている。
図４は、光源モジュール１０の回路図である。図４に例示するように、複数の光源４１には、各光源４１で共通するプラス側配線９０と、互いに独立した複数のマイナス側配線９１とが接続されている。すなわち、光源モジュール１０には、光源アレイ４０を構成する複数の光源４１と同数のマイナス側配線９１が設けられている。なお、マイナス側配線を共通配線とし、プラス側配線を光源４１と同数設けてもよい。
ここで、光源モジュール１０のプラス側配線９０は、一次配線基板２０の第１給電配線２３（図５参照）、第１給電パッド２５、金属ワイヤ、および二次基板側第１給電パッド１５等で構成される。また、マイナス側配線９１は、一次配線基板２０の第２給電配線２４（図５参照）、第２給電パッド２６、金属ワイヤ、二次基板側第２給電パッド１６、給電配線１４、およびコネクタ１７等で構成される。
光源モジュール１０では、第２給電配線２４等のマイナス側配線９１が光源４１と同数設けられているため、複数の光源４１を個々に点灯制御可能である。二次基板側第１給電パッド１５およびコネクタ１７の各端子は、各光源４１に対応する複数のスイッチング素子を備えた駆動回路６に接続される。各光源４１は、駆動回路６によってそれぞれ独立にオンオフされ、また調光、調色される。駆動回路６は、自動車１に搭載された各種センサの検知情報に基づいて、個々の光源４１を制御してもよい。
以下、図５〜図７を参照しながら、一次配線基板２０および光源アレイ４０の構成について詳説する。図５は、一次配線基板２０および当該基板に実装された光源アレイ４０を示す平面図であって、絶縁層２９および遮光材４６を取り除いた状態を示す。図５等では、光源４１の行に沿った行方向をα、光源４１の列に沿った列方向をβ、一次配線基板２０の厚み方向をγでそれぞれ示している。
図５に例示するように、光源モジュール１０は、一次配線基板２０（基材）と、当該基板の表面に行列状に実装された複数の光源４１を含む光源アレイ４０とを備える。光源アレイ４０を構成する複数の光源４１は、第１電極４３（第１給電パッド）および第２電極４４（第２給電パッド）をそれぞれ有し、個々に点灯制御可能される。光源アレイ４０は、複数の光源４１で構成される光源４１の行Ｒと、複数の光源４１で構成される光源４１の列Ｃとをそれぞれ複数有する。図５に示す例では、列方向よりも行方向に沿って複数の光源４１が多く配置されているが、行方向および列方向の光源４１の数を同数としてもよい。
本実施形態では、第１の方向に延びる光源４１の列および第２の方向に延びる光源４１の列のうち、列を構成する光源４１の数が多い方を「行Ｒ」、光源４１の数が少ない方を「列Ｃ」とする。なお、「行」を第１の列、「列」を第２の列と読み替えてもよい。「行方向」は行Ｒに沿った方向、「列方向」は列Ｃに沿った方向であり、行方向と列方向は直交している。
光源モジュール１０は、各光源４１の第１電極４３にそれぞれ給電するための第１給電配線２３と、各光源４１の第２電極４４にそれぞれ給電するための複数の第２給電配線２４とを備える。第１給電配線２３および第２給電配線２４は、いずれも光源４１の列Ｃに沿って延設されているが、第２給電配線２４は第１給電配線２３よりも一次配線基板２０の裏面側に形成されている。なお、各給電配線は各光源４１の熱を拡散させる熱伝導路としても機能する。
詳しくは後述するが、同列光源４１のそれぞれに接続される複数の第２給電配線２４の少なくとも１つは、１つまたは複数の同列光源４１の第１電極４３と一次配線基板２０の厚み方向に重なる直下領域３６を通って延設される。ここで、同列光源４１とは、同じ列Ｃを構成する光源４１を意味する。光源モジュール１０では、行方向だけでなく、列方向にも多くの光源４１を配列可能である。同列光源４１の数は特に限定されないが、３つ以上設けられることが好ましい。
光源モジュール１０は、一次配線基板２０の周縁部に設けられた給電パッドを備える。給電パッドには、金属ワイヤを介して二次基板側第１給電パッド１５と電気的に接続される２つの第１給電パッド２５と、金属ワイヤを介して二次基板側第２給電パッド１６と電気的に接続される複数の第２給電パッド２６とが含まれる。各光源４１の共通配線である第１給電配線２３は、２つの第１給電パッド２５に接続される。他方、各光源４１で独立した複数の第２給電配線２４は、複数の第２給電パッド２６に一対一で接続される。
一次配線基板２０は、行方向に長い長尺の基材であることが好ましい。光源アレイ４０の形状に対応する基材を用いることで、例えば第２給電配線２４等を効率良く配置することができる。一次配線基板２０の一例は、厚みが０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度の基板である。なお、光源アレイ４０が実装される基材には、ブロック状の基材を用いることも可能である。光源アレイ４０は、行方向長さが列方向長さよりも長く、行方向が長手方向、列方向が短手方向といえる。
一次配線基板２０および光源アレイ４０は、いずれも平面視長方形状を有する。光源アレイ４０は、例えば一次配線基板２０の中央部において、一次配線基板２０および光源アレイ４０の長辺同士および短辺同士が略平行となるように配置される。光源アレイ４０は、一次配線基板２０よりも長辺および短辺の長さがいずれも短く、一次配線基板２０よりも細長い形状を有し、平面視帯状を呈する。本実施形態では、行方向と一次配線基板２０の長手方向が同じ方向であり、列方向と一次配線基板２０の短手方向が同じ方向である。
光源アレイ４０では、各行Ｒの長さが互いに同じで、各列Ｃの長さも互いに同じである。各行Ｒを構成する光源４１の数は、例えば１０〜１００であり、各行Ｒで同数である。また、各列Ｃを構成する光源４１（同列光源４１）の数は、例えば３〜３０であり、各列Ｃで同数である。なお、各行Ｒ、各列Ｃにおける光源４１の数は同数に限定されない。前照灯２では、光源アレイ４０を細長く形成し、その長手方向が水平方向に沿うように光源モジュール１０を配置することが好ましいが、例えば他の用途に適用される光源モジュールでは、行方向および列方向の光源４１の数を同数としてもよい。
光源アレイ４０を構成する複数の光源４１のそれぞれは、行方向の長さが列方向の長さよりも長いことが好ましい。換言すると、各光源４１は、その長手方向が行方向に沿うように配置されることが好ましい。各光源４１は、例えば平面視長方形状を有する。各光源４１の長手方向を光源４１が多く並ぶ行方向に向けることで、例えば光源４１の下（裏側）に第２給電配線２４の形成スペースを確保し易くなり、光源４１の高密度配置が可能となる。この点については、さらに後述する。
複数の光源４１のそれぞれは、発光部４２と、第１電極４３と、第２電極４４とを有する。発光部４２は、例えばサファイア基板、スピネル基板、窒化ガリウム基板、酸化亜鉛基板、炭化シリコン基板等の基板上に、ｐｎ接合を含む窒化ガリウム系化合物半導体層が形成された構造を有する。本実施形態では、第１電極４３および第２電極４４が、発光部４２の一方の面に形成されており、第１電極４３がｐ電極（アノード電極）、第２電極４４がｎ電極（カソード電極）となっている。
各光源４１の第１電極４３は、行方向の長さが第２電極４４よりも長くなっている。第１電極４３および第２電極４４は、例えば平面視長方形状に形成されるが、第１電極４３は第２電極４４よりも大きく形成される。第１電極４３は光源４１の長手方向に長く形成され、光源４１は第１電極４３の長辺方向が行方向に沿うように配置される。なお、第１電極４３の列方向長さは、第２電極４４の列方向長さと同程度であってもよい。第２電極４４の長辺方向は列方向に沿っていてもよい。
第１電極４３の行方向長さは、例えば第２電極４４の行方向長さの２倍〜１０倍である。第１電極４３は、第２電極４４と第１給電配線２３との電気的接続等に支障がない範囲で行方向に長く形成されることが好ましく、光源４１の行方向長さの５０％〜８０％の長さで形成されてもよい。光源モジュール１０では、複数の第２給電配線２４が第１電極４３の直下領域３６を通って形成されるため、第１電極４３の行方向長さを長くして第２給電配線２４のスペースを大きくすることが好ましい。
第１給電パッド２５は、上述の通り、金属ワイヤを介して二次基板側第１給電パッド１５と電気的に接続される。第１給電パッド２５は、一次配線基板２０の長手方向両端部に１つずつ、一次配線基板２０の短辺に沿って形成されている。各第１給電パッド２５の長さは、一次配線基板２０の短辺の長さより短く、例えば光源アレイ４０の列方向長さと同等であってもよい。各第１給電パッド２５は、一次配線基板２０の長手方向に光源アレイ４０と並ぶように形成されることが好ましい。
第１給電配線２３は、光源アレイ４０の各光源４１の第１電極４３と２つの第１給電パッド２５とを接続する。第１給電配線２３は、光源アレイ４０の行方向両端部から行方向（一次配線基板２０の長手方向）に沿って直線状に形成されることが好ましい。２つの第１給電パッド２５は、一次配線基板２０の長手方向に光源アレイ４０と並んで形成されているため、第１給電配線２３を直線状に形成することで、光源アレイ４０と各第１給電パッド２５とを最短距離で接続できる。この場合、第１給電配線２３を介して光源アレイ４０の熱を効率良く放熱できる。
複数の第２給電パッド２６は、上述の通り、金属ワイヤを介して複数の二次基板側第２給電パッド１６と一対一で接続される。複数の第２給電パッド２６は、一次配線基板２０の短手方向両端部にそれぞれ形成されている。各第２給電パッド２６は、例えば平面視正方形状を有する。
一次配線基板２０には、複数の第２給電パッド２６が１列に並んで形成された列（以下、「列Ｒ（２６）」とする）が、基板の長手方向に沿って２つ形成されている。２つの列Ｒ（２６）では、例えば第２給電パッド２６の数が同じで、第２給電パッド２６同士の間隔が略同一である。
第２給電パッド２６の列Ｒ（２６）は、光源アレイ４０の行方向長さよりも長く、光源アレイ４０の行方向両端に対応する位置を超えて、一次配線基板２０の長手方向両端側に延びている。すなわち、複数の第２給電パッド２６は、行Ｒの両端に配置される２つの光源４１同士の間隔よりも一次配線基板２０の長手方向に長く形成されている。この場合、第２給電パッド２６と二次基板側第２給電パッド１６との接続が容易になると共に、各光源４１の熱が一次配線基板２０の広い範囲に拡散し易くなり放熱性が向上する。
第２給電パッド２６の列Ｒ（２６）は、一次配線基板２０の長手方向全長にわたって形成されていてもよく、例えば光源アレイ４０の長手方向長さの１．５倍〜３倍の長さで形成される。また、第２給電パッド２６は第１給電パッド２５と接触しない範囲で、一次配線基板２０の短辺に沿って形成されてもよい。
複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の各光源４１の第２電極４４と、複数の第２給電パッド２６とを一対一で接続する。複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の列方向両端部（短手方向両端部）から一次配線基板２０の短手方向両端部側にそれぞれ延設されている。このように複数の第２給電配線２４を光源アレイ４０の両側に延ばすことで、配線スペースを確保し易くなり、各光源４１を密に配置し易くなる。また、光源アレイ４０の放熱性も向上する。
光源アレイ４０の列方向両側に形成される第２給電配線２４の群Ｇ１，Ｇ２は、光源アレイ４０を構成する複数の光源４１の半分の数と同数の第２給電配線２４でそれぞれ構成されることが好ましい。
第２給電配線２４の群Ｇ１，Ｇ２のそれぞれは、光源アレイ４０の列方向両端部から一次配線基板２０の短手方向両端に近づくほど次第に広がり、平面視台形状に形成されている。第２給電パッド２６の列Ｒ（２６）は、光源アレイ４０の行方向両端に対応する位置を超えて一次配線基板２０の長手方向両端側に延びているので、第２給電配線２４の群Ｇ１，Ｇ２も光源アレイ４０から離れるほど基板の長手方向に広がった形状となる。この場合、各光源４１の熱が一次配線基板２０の広い範囲に拡散し易くなり放熱性が向上する。
複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の列方向端部から延びる第１直線部３３と、第１直線部３３に接続される第２直線部３４とを有することが好ましい。光源アレイ４０の行方向中央部に配置される少なくとも１つの光源４１は、第１直線部３３のみで構成される第２給電配線２４によって、最短距離で第２給電パッド２６に接続されていてもよい。また、光源アレイ４０の長手方向両端部に配置される少なくとも１つの光源４１は、第２直線部３４のみで構成される第２給電配線２４によって、第２給電パッド２６に接続されていてもよい。
光源アレイ４０の行方向中央部に配置される光源４１は、多くの光源４１に囲まれているため高温になり易いが、列方向に沿って延びる第１直線部３３で第２給電パッド２６と接続されることで、当該光源４１の熱を効率良く放熱でき、温度上昇を抑制できる。
また、複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の行方向中央を境に、第２直線部３４の傾斜方向が異なるように形成されることが好ましい。複数の第２給電配線２４において、第１直線部３３同士は互いに略平行に形成されることが好ましく、同じ方向に延びる第２直線部３４同士も互いに略平行に形成されることが好ましい。
第１直線部３３と第２直線部３４とをそれぞれ有する複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の行方向両端から行方向中央に近づくほど、第１直線部３３の長さが長くなり、第２直線部３４の長さが短くなるように形成されている。第１直線部３３と第２直線部３４との接続部３５は、光源アレイ４０の行方向中央から行方向両端に近づくほど光源アレイ４０の近くに形成され、各接続部３５をつなぐ仮想線が直線となっている。
図６は、図５の一部を拡大して示す図（絶縁層２９および遮光材４６の図示省略）である。図７は、図６中のＡＡ線断面の一部を示す図である。図６および図７に例示するように、光源アレイ４０を構成する各光源４１には、各光源４１で共通の第１給電配線２３と、互いに独立した複数の第２給電配線２４とがそれぞれ接続されている。１つの連続した第１給電配線２３が各光源４１の第１電極４３の全てに接続されるのに対し、各第２給電配線２４は各光源４１の第２電極４４と一対一で接続される。
本実施形態では、第１給電配線２３よりも一次配線基板２０の裏面側に複数の第２給電配線２４が形成されており、各第２給電配線２４は、層間導電路２７（図７参照）を介して光源４１の第２電極４４と電気的に接続されている。複数の層間導電路２７は、第２給電配線２４と光源４１の第２電極４４とを一対一で接続する。すなわち、層間導電路２７は光源４１と同数形成される。
図７に例示するように、一次配線基板２０は、ベース基板２１と、ベース基板２１の表面側に形成された配線層２２とを備える。光源アレイ４０を構成する複数の光源４１は、配線層２２の表面に実装される。ベース基板２１は、一次配線基板２０の母材であって、配線層２２の支持体として機能する。
ベース基板２１は、二次配線基板１１のベース基板１２と同様に、金属基板、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板などで構成される。第１給電配線２３、第２給電配線２４、および層間導電路２７は、例えばアルミニウム、銅、タングステン、銀、金等を主成分とする金属で構成される。導電性、材料コスト等を考慮すると、アルミニウムまたは銅が好ましい。
配線層２２は、第１給電配線２３と、複数の第２給電配線２４と、各給電配線を絶縁するための絶縁層２８とを有する。配線層２２は、ベース基板２１側から順に、複数の第２給電配線２４、絶縁層２８、および第１給電配線２３が積層されてなる。また、配線層２２には、絶縁層２８を貫通して第２給電配線２４に接続された層間導電路２７が形成されている。
配線層２２は、ベース基板２１の表面側に形成された複数の第２給電配線２４を含む裏側金属層Ｌｂと、裏側金属層上に形成された絶縁層２８と、絶縁層２８上に形成された第１給電配線２３を含む表側金属層Ｌｆとで構成されることが好ましい。第１給電配線２３は表側金属層Ｌｆで構成され、複数の第２給電配線２４は裏側金属層Ｌｂで構成される。また、光源４１の第２電極４４が接続される層間導電路２７の表層部分は、表側金属層Ｌｆによって構成される。
裏側金属層Ｌｂは、ＣＶＤ、スパッタリング、蒸着、メッキ等により、ベース基板２１の表面に形成できる。表側金属層Ｌｆについても同様の方法で形成できる。複数の第２給電配線２４は、この裏側金属層Ｌｂをパターニングして形成されることが好ましい。なお、各給電配線のパターンは、導電性インクの印刷により形成することも可能である。絶縁層２８は、パターニングされた裏側金属層Ｌｂの表面、すなわち第２給電配線２４の表面に形成され、絶縁層２８の一部は裏側金属層Ｌｂが除去されて露出したベース基板２１の表面に形成される。絶縁層２８は、例えば酸化ケイ素等を主成分とする絶縁性の金属化合物で構成され、ＣＶＤにより形成される。
表側金属層Ｌｆは、絶縁層２８の層間導電路２７を形成する部分をエッチング除去した後、すなわち各第２給電配線２４の一部を露出させる開口部を形成した後、絶縁層２８の表面に形成される。このとき、当該開口部および露出した各第２給電配線２４の一部にも金属層が堆積される。互いに分離された第１給電配線２３と層間導電路２７は、この表側金属層Ｌｆをパターニングして形成されることが好ましい。なお、各給電パッドは、対応する各給電配線の先端部において、メッキ等により金属層を堆積することで形成できる。
配線層２２は、複数の第２給電配線２４を形成するために、絶縁層と金属層を交互に積層して多層構造とすることもできるが、生産性等の観点から、１つの金属層で複数の第２給電配線２４を形成することが好ましい。本実施形態では、全ての第２給電配線２４が裏側金属層Ｌｂをパターニングして同一平面上に形成されている。後述するように、光源４１の裏側を通る第２給電配線２４の形成パターンを工夫することで、上記３層構造であっても多数の第２給電配線２４を形成することができる。
配線層２２の最表面には、各給電パッドおよび各光源４１の電極に対応する部分を除く領域に、絶縁層２９が形成されていてもよい。絶縁層２９は、第１給電配線２３の表面を覆って保護する機能を有する。絶縁層２９は、フォトレジストとして使用される感光性の樹脂で構成されてもよい。また、ベース基板２１として、半導体基板などの導電性を有する基板を用いた場合は、ベース基板２１と第２給電配線２４とを絶縁するための絶縁層を設ける必要がある。
光源モジュール１０は、各光源４１の発光部４２の表面をそれぞれ覆う透光性カバー４５を備えていてもよい。ＬＥＤである光源４１は、例えば蛍光体を用いて光源４１の青色光の一部をより長波長の光に変換し、青色光の残りの一部と混色することで白色光を出射する。透光性カバー４５の一例は、蛍光体を含有するセラミックであって、蛍光体を含有するガラスであってもよい。透光性カバー４５は、光源４１の光を波長変換すると共に、光源４１を保護する機能を有する。
光源モジュール１０は、光源アレイ４０の四方を取り囲んで光源アレイ４０の周囲に設けられると共に、各光源４１の隙間に充填された遮光材４６を備えていてもよい。遮光材４６は、各発光部４２および各透光性カバー４５の側面を覆い、各光源４１の光が一次配線基板２０の面方向に出射されることを防止する。また、遮光材４６は光源４１の光を反射させる機能を有する。遮光材４６には、例えば白色顔料を含有したシリコーン樹脂が用いられる。
図６に例示するように、第１給電配線２３は、光源アレイ４０の行方向端部から行方向に沿って形成される第１主幹部３０と、光源アレイ４０を挟むように光源アレイ４０の短手方向両側に形成される２つの第２主幹部３１とを有する。本実施形態では、光源アレイ４０の行方向両端部から２つの第１給電パッド２５に向かって第１主幹部３０がそれぞれ直線状に形成されている。２つの第２主幹部３１は、光源アレイ４０の行方向両側に形成される各第１主幹部３０につながっている。
また、第１給電配線２３は、第２主幹部３１から分岐して光源４１の各列Ｃに沿ってそれぞれ形成される複数の分岐部３２を有する。分岐部３２は、光源４１の列Ｃと同数形成される。複数の分岐部３２は、列方向に沿って互いに略平行に形成される。また、複数の分岐部３２のそれぞれは、各列Ｃの全長にわたって、好ましくは２つの第２主幹部３１にわたって形成される。
各分岐部３２には、各列Ｃを構成する全ての光源４１の第１電極４３がそれぞれ接続される。つまり、一次配線基板２０に形成された各分岐部３２に沿って複数の光源４１が配置され、これにより複数の列Ｃが形成される。分岐部３２は、同列光源４１で共有される共通配線である。第１電極４３は、分岐部３２に対して金属バンプまたは導電性接着剤を用いて接合されてもよく、半田付けされてもよい。分岐部３２は、第１電極４３が分岐部３２上からはみ出さないように第１電極４３の行方向長さよりも幅広に形成されるが、隣の列Ｃと干渉しないように光源４１の行方向長さの範囲内で形成されることが好ましい。
第１主幹部３０、第２主幹部３１、および分岐部３２は、いずれも平面視帯状に形成されているが、その幅は第１主幹部３０が最も太く、次いで第２主幹部３１が太くなっている。第１主幹部３０は、例えば光源アレイ４０の列方向長さと同等か、それ以上の幅で形成される。特に、第１主幹部３０には大電流が流れるため、幅広に形成して発熱を抑えることが好ましい。また、第１主幹部３０を幅広に形成することで、光源アレイ４０の放熱性も向上する。
複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の裏側において、光源４１の各列Ｃに沿ってそれぞれ形成される。上述のように、各第２給電配線２４は第１給電配線２３よりも一次配線基板２０の裏側に形成され、層間導電路２７（図７参照）を介して各光源４１の第２電極４４と一対一で接続される。複数の層間導電路２７は、各光源４１の第２電極４４が配置される部分の直下にそれぞれ形成され、各層間導電路２７の直下に各第２給電配線２４の一部がそれぞれ形成される。すなわち、第２電極４４、層間導電路２７、および第２給電配線２４は、一次配線基板２０の厚み方向に重なって形成される。
第２電極４４が接続される層間導電路２７の表層部分は、第２電極４４よりも大きく形成される。第２電極４４は、層間導電路２７の表層部分に対して金属バンプまたは導電性接着剤を用いて接合されてもよく、半田付けされてもよい。
以下では、同じ列を構成する複数の光源４１である同列光源４１の数を１４個として説明する。図６では、列Ｃ１を構成する１４個の同列光源４１のうち、４つの同列光源４１ａ〜４１ｄが一次配線基板２０の短手方向に沿って略等間隔で配置されている。なお、図６では、第２給電配線２４ｅ，２４ｆ，２４ｇを図示しているが、これらが接続される同列光源４１ｅ，４１ｆ，４１ｇは図示していない。
光源アレイ４０を構成する複数の光源４１のそれぞれは、上述の通り、その長手方向を光源４１が多く並ぶ行方向に向けて配置されている。すなわち、各光源４１は、その長手方向が列Ｃに沿って形成される複数の第２給電配線２４と直交するように配置される。光源４１を密に配列するには、１４個の同列光源４１に接続される１４本の第２給電配線２４が隣りの列Ｃの第２給電配線２４と干渉しないように、列Ｃ１の範囲内で第２給電配線２４を形成する必要がある。このため、各光源４１の長手方向を行方向に向けて第２給電配線２４の形成スペースを広くとることが好ましい。
同列光源４１に接続される複数の第２給電配線２４は、光源アレイ４０の列方向両側に別れて形成され、列方向両側で第２給電配線２４の群Ｇ１，Ｇ２（図５参照）をそれぞれ形成する。例えば、１４個の同列光源４１に接続される１４本の第２給電配線２４のうち、第２給電配線２４ａ〜２４ｇの７本は光源アレイ４０の列方向一方側に延設され、残りの７本は光源アレイ４０の列方向他方側に延設される。
図６および図７に例示するように、同列光源４１にそれぞれ接続される複数の第２給電配線２４は、１つまたは複数の同列光源４１の第１電極４３の直下領域３６を通って延設される。第１電極４３の直下領域３６とは、上述のように、第１電極４３の裏側において、第１電極４３と一次配線基板２０の厚み方向に重なる領域を意味する。なお、列Ｃ１の端に位置する同列光源４１ａに接続される第２給電配線２４ａは、他の光源４１の裏側を通ることなく光源アレイ４０の列方向一方側に延設される。
例えば、同列光源４１ｂに接続される第２給電配線２４ｂは、同列光源４１ａの裏側を通って光源アレイ４０の列方向一方側に延設される。また、同列光源４１ｇに接続される第２給電配線２４ｇは、６個の同列光源４１ａ〜４１ｆの裏側を通って光源アレイ４０の列方向一方側に延設される。そして、第２給電配線２４ｂは第１電極４３ａの直下領域３６ａに形成され、第２給電配線２４ｇは第１電極４３ａ〜４３ｆの直下領域３６ａ〜３６ｆに形成されている。
複数の第２給電配線２４を、図７に例示する３層構造のような少数の層で形成する場合、第２給電配線２４ｇの列方向一方側には、同一層内に第２給電配線２４ａ〜２４ｆが存在する。このため、第２電極４４ｇの直下から列方向に沿って真っ直ぐに第２給電配線２４ｇを延設することは困難である。なお、第２給電配線２４ｂ〜２４ｆについても同様である。そこで、光源モジュール１０では、同列光源４１の直下領域３６に第２給電配線２４を形成することによって、各第２給電配線２４の干渉を防止し、一次配線基板２０を多層化することなく各光源４１の高密度配置を可能としている。
各同列光源４１における第１電極４３の直下領域３６は、列方向に並んで形成される。このため、各直下領域３６を通って複数の第２給電配線２４を直線状に形成できる。例えば、列Ｃ１の各同列光源４１にそれぞれ接続される１４本の第２給電配線２４は、互いに干渉することなく、列Ｃ１の範囲内に形成される。光源モジュール１０では、第１電極４３が第２電極４４よりも行方向に長く形成され、行方向に長い直下領域３６が確保されているので、直下領域３６に多くの第２給電配線２４を形成することが可能である。
複数の第２給電配線２４は、１つまたは複数の同列光源４１の第１電極４３の直下領域３６で列方向に沿って並走していることが好ましい。図６に示す例では、同列光源４１ａの直下領域３６ａにおいて、６本の第２給電配線２４ｂ〜２４ｇが列方向に沿って並走している。各直下領域３６において、複数の第２給電配線２４は、互いに一定の隙間をあけて略平行に形成されることが好ましい。１つの直下領域３６を並走する第２給電配線２４の数は、列Ｃの端に位置する直下領域３６ほど多くなる。
光源モジュール１０では、直下領域３６を通る第２給電配線２４のうち、最も第２電極４４側に位置する近接配線が、当該直下領域３６に対応する同列光源４１と隣り合う隣接光源４１に接続される配線であることが好ましい。例えば、直下領域３６ａを通る第２給電配線２４ｂ〜２４ｇのうち、最も第２電極４４ａ側に位置する配線は、同列光源４１ｂに接続される第２給電配線２４ｂである。このような配線パターンとすることで、同一層内に形成される複数の第２給電配線２４が互いに干渉することを防止できる。
なお、一部の第２給電配線２４が直下領域３６からはみ出して形成されてもよい。但し、当該第２給電配線２４は、その列Ｃの範囲内で列方向に沿って形成されることが好ましい。第１給電配線２３の分岐部３２は、光源４１の行方向長さの範囲内で第１電極４３よりも行方向にやや長く形成されるので、各第２給電配線２４は、分岐部３２の直下領域内に収まるように形成されてもよい。
以上のように、上記構成を備えた光源モジュール１０は、光源アレイ４０を構成する複数の光源４１と同数の第２給電配線２４を備えるため、各光源４１の独立した点灯制御が可能である。また、光源モジュール１０には多くの第２給電配線２４が形成されているにも関わらず、複数の光源４１が行列状に高密度で配列された光源アレイ４０を構築できる。光源モジュール１０では、第２給電配線２４を形成するために一次配線基板２０を多層化する必要がなく、光源４１と同数の第２給電配線２４を同一層内に形成できる。光源モジュール１０によれば、行方向、列方向の両方向に多くの光源４１を高密度で配列することが可能である。
１ 自動車、２ 前照灯、３ バッテリ、４ 車体、５ スイッチ、６ 駆動回路、７ ケース、８ 投影レンズ、８Ａ 光入射面、８Ｂ 光出射面、９ 締結部材、１０ 光源モジュール、１１ 二次配線基板、１２ ベース基板、１４ 給電配線、１５ 二次基板側第１給電パッド、１６ 二次基板側第２給電パッド、１７ コネクタ、１８ 貫通孔、２０ 一次配線基板、２１ ベース基板、２２ 配線層、２３ 第１給電配線、２４ 第２給電配線、２５ 第１給電パッド、２６ 第２給電パッド、２７ 層間導電路、２８，２９ 絶縁層、３０ 第１主幹部、３１ 第２主幹部、３２ 分岐部、３３ 第１直線部、３４ 第２直線部、３５ 接続部、３６ 直下領域、４０ 光源アレイ、４１ 光源、４２ 発光部、４３ 第１電極、４４ 第２電極、４５ 透光性カバー、４６ 遮光材、９０ プラス側配線、９１ マイナス側配線、Ｒ 行、Ｃ 列、Ｇ１，Ｇ２ 群、Ｌｆ 表側金属層、Ｌｂ 裏側金属層

Claims (8)

  1. 基材と、
    前記基材の表面に行列状に実装された複数の光源であって、第１給電パッドおよび第２給電パッドをそれぞれ有し、個々に点灯制御される複数の光源と、
    前記複数の光源からなる列に沿って延設され、前記第１給電パッドのそれぞれに給電するための第１給電配線と、
    前記第１給電配線よりも前記基材の裏面側で前記列に沿って延設され、前記第２給電パッドのそれぞれに給電するための複数の第２給電配線と、
    を備え、
    前記第１給電パッドは、前記列に沿った列方向と直交する行方向の長さが、前記第２給電パッドよりも長く、
    前記複数の光源のうち同じ列を構成する同列光源のそれぞれに接続される前記複数の第２給電配線の少なくとも１つは、１つまたは複数の前記同列光源の前記第１給電パッドと前記基材の厚み方向に重なる直下領域を通って延設されている、光源モジュール。
  2. 前記同列光源は、３つ以上設けられ、
    前記直下領域の少なくとも１つにおいて、前記複数の第２給電配線が前記列方向に沿って並走している、請求項１に記載の光源モジュール。
  3. 前記直下領域を通る前記複数の第２給電配線のうち、最も前記第２給電パッド側に位置する近接配線は、当該直下領域に対応する前記同列光源と隣り合う隣接光源に接続されている、請求項２に記載の光源モジュール。
  4. 前記複数の光源のそれぞれは、前記行方向の長さが前記列方向の長さよりも長い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源モジュール。
  5. 前記第１給電配線は、前記列の全長にわたって形成された共通配線を有し、
    前記共通配線には、前記同列光源の全ての前記第１給電パッドが接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源モジュール。
  6. 前記基材は、前記母材と、前記母材の表面側に形成された配線層とを有し、
    前記配線層は、
    前記母材の表面側に形成された前記複数の第２給電配線を含む裏側金属層と、
    前記裏側金属層上に形成された絶縁層と、
    前記絶縁層上に形成された前記第１給電配線を含む表側金属層と、
    で構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源モジュール。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源モジュールを備えた、照明装置。
  8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源モジュールを備えた、移動体。
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