JP4662361B2 - 光源モジュール - Google Patents

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Description

本発明は光源モジュールに関する。詳しくは、回路基板に電源コードが接続される給電端子を固定して部品点数の削減等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。
従来の車輌用灯具にあっては、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、回路基板がアッタチメントに装着され、このアタッチメントがブラケット等の放熱体に取り付けられている。アタッチメントには回路基板の導電パターンに接続されるリードが設けられ、該リードがアタッチメントの外面に設けられた電源供給端子に接続されている。電源供給端子に電源コードの先端部に設けられたコネクターが接続されることにより、発光ダイオードに対して電源コード、電源供給端子、リード及び導電パターンを介して電源が供給される。
ところが、上記した従来の光源モジュールにあっては、アタッチメントを介して放熱体に取り付けられるため、アタッチメントが存在する分、部品点数が多いと共にコスト高になると言う問題がある。
また、回路基板をアタッチメントに装着し、さらにアタッチメントを放熱体に取り付ける作業が必要となり、作業が煩雑であり作業性が悪いと言う問題もある。
そこで、本発明光源モジュールは、部品点数の削減等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、所定の導電パターンが形成された回路基板と、該回路基板上に実装された半導体発光素子と、該半導体発光素子への給電用の電源コードが接続されると共に回路基板の上記導電パターンに固定される少なくとも一対の給電端子とを設け、回路基板の下面の全面を絶縁し該全面を放熱体の吸熱面に面接触させ、給電端子を回路基板から側方へ突出させ、回路基板の導電パターンを厚みが３０μｍ以上に形成し、導電パターンに対する給電端子の固定を溶接により行うようにしたものである。
従って、本発明光源モジュールにあっては、アタッチメントを介さずに放熱体に取り付けられる。
本発明光源モジュールは、吸熱面を有する放熱体に取り付けられ車輌用灯具に用いられる光源モジュールであって、所定の導電パターンが形成された回路基板と、該回路基板上に実装された半導体発光素子と、該半導体発光素子への給電用の電源コードが接続されると共に回路基板の上記導電パターンに固定される少なくとも一対の給電端子とを備え、回路基板の下面の全面が絶縁され該全面が放熱体の吸熱面に面接触され、上記給電端子が回路基板から側方へ突出され、回路基板の導電パターンを厚みが３０μｍ以上に形成し、導電パターンに対する給電端子の固定を溶接により行うようにしたことを特徴とする。
従って、回路基板に給電端子を固定し該給電端子を直接電源コードに接続するようにしているため、光源モジュールをアタッチメントを介さずに放熱体に固定することができ、部品点数の削減及び光源モジュールの放熱体に対する固定作業の簡素化を図ることができる。また、回路基板の導電パターンを厚みが３０μｍ以上に形成し、導電パターンに対する給電端子の固定を溶接により行うようにしたので、固定作業を迅速に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。
請求項２に記載した発明にあっては、上記回路基板を多層基板として形成し、回路基板の上面を給電端子の上面より上方に位置させるようにし、金属製のクリップによって回路基板を吸熱面に押し付けるようにしたので、クリップが給電端子に接触することがなく、ショートの発生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、上記回路基板を矩形状に形成し、上記給電端子を回路基板の一つの側縁から側方へ突出させるようにしたので、回路基板の側縁のうち給電端子が突出されない他の側縁を放熱体に対する位置決め用の側縁として用いることができ、光源モジュールの放熱体に対する位置決めの容易化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、上記放熱体に対する取付を係合突部が設けられた弾性を有する金属製のクリップによって行い、上記回路基板にクリップの係合突部が係合される係合凹部を形成したので、クリップの光源モジュールに対する位置決め及び光源モジュールの放熱体に対する固定を容易かつ迅速に行うことができる。
請求項５に記載した発明にあっては、少なくとも一つの係合凹部を給電端子間に形成したので、回路基板のスペースの有効利用による光源モジュールの小型化を図ることができ、また、光源モジュールが放熱体に固定されたときにガタつくことがなく良好な固定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（発光ダイオード）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乃至図３参照）。
回路基板２は、例えば、基材が３層に積層されて成る長方形状の多層基板であり、各基材はそれぞれ導電性を有しない非導電層５、６、７として設けられている（図３参照）。非導電層５、６、７は導電性を有しないが、熱伝導性は高い材料によって形成されている。回路基板２の非導電層５、６、７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等の種々の基板が用いられている。
上層に位置する非導電層５の中央部には、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一対の導電パターン５ａ、５ａが形成されている。
下層に位置する非導電層７上には、その長手方向における一方の側に、それぞれ金や銅等の金属材料によって形成された一対の導電パターン７ａ、７ａが形成されている（図３に一方の導電パターン７ａのみ示す。）。
上層及び中層に位置する非導電層５、６には、それぞれ図示しないビアが設けられている。非導電層５上に形成された導電パターン５ａ、５ａは、それぞれ非導電層５、６に設けられたビアによって非導電層７上に形成された導電パターン７ａ、７ａに接続されている。導電パターン７ａ、７ａの厚みは、例えば、３０μｍ以上に形成されている。
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ている。半導体発光素子３は、その下面が導電パターン５ａ、５ａに跨った状態で接合され、非導電層５、６に形成されたビアを介して導電パターン７ａ、７ａに接続されている。
カバー４は外面が略半球状に形成され、非導電層５の上面に半導体発光素子３を覆うようにして接合されている。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。
回路基板２の長手方向における両端部には、その中央部にそれぞれ上方に開口された係合凹部２ａ、２ａが形成されている（図１乃至図３参照）。係合凹部２ａ、２ａは回路基板２の長手方向に長く形成されている。係合凹部２ａ、２ａは、例えば、非導電層５、６の互いに対応する位置に切欠部を形成することにより形成されている。
回路基板２の長手方向における一方の端部には、係合凹部２ａの両側の位置に、ぞれ上方に開口された固定用凹部２ｂ、２ｂが形成されている。固定用凹部２ｂ、２ｂは、例えば、非導電層５、６の互いに対応する位置に切欠部を形成することにより形成されている。固定用凹部２ｂ、２ｂにより非導電層７に形成された導電パターン７ａ、７ａが露出される（図３参照）。
回路基板２の固定用凹部２ｂ、２ｂには、それぞれ給電端子８、８が配置されて固定される（図１乃至図３参照）。給電端子８、８は一方に長い平板状に形成され、厚みが固定用凹部２ｂ、２ｂの深さより小さくされている（図３参照）。給電端子８、８は一部が固定用凹部２ｂ、２ｂに配置され、導電パターン７ａ、７ａに、例えば、溶接によって固定されて接続される。給電端子８、８は、固定用凹部２ｂ、２ｂに配置されなかった部分が側方へ突出される。
上記のように、導電パターン７ａ、７ａに対する給電端子８、８の固定を溶接により行うことにより、固定作業を迅速に行うことができ、作業性の向上を図ることができる。尚、溶接を行う場合には、一般に、導電パターン７ａ、７ａの厚みが３０μｍ以上必要であるが、光源モジュール１にあっては、上記したように、導電パターン７ａ、７ａの厚みが３０μｍ以上に形成されている。
また、給電端子８、８は、上記したように、厚みが固定用凹部２ｂ、２ｂの深さより小さくされている。従って、給電端子８、８は、固定用凹部２ｂ、２ｂに配置されて固定された状態において、上面が回路基板２の上面より下方に位置されている（図３参照）。
光源モジュール１は放熱体９に取り付けられる（図１及び図２参照）。放熱体９は後述する車輌用灯具の灯室内部に配置された、例えば、ブラケットに固定されている。
放熱体９は熱伝導性の高い金属材料等によって各部が一体に形成されて成り、図１に示すように、ベース板部１０と該ベース板部１０から後方へ突出された放熱フィン１１、１１、・・・とベース板部１０から前方へ突出された取付突部１２とから成る。
ベース板部１０は前後方向を向く平板状に形成されている。
放熱フィン１１、１１、・・・は左右に等間隔に離隔して設けられている。
取付突部１２はベースブロック１３と該ベースブロック１３の後端部から上方へ突出された第１の位置決め突部１４とベースブロック１３の右端部から上方へ突出された第２の位置決め突部１５とを有している。
ベースブロック１３の上面は長方形の平面状に形成され、この上面が吸熱面１３ａとして形成されている。吸熱面１３ａは回路基板２より稍大きく形成されている。ベースブロック１３の前面には取付用挿入孔１３ｂが形成され、該取付用挿入孔１３ｂの内部には、上方に開口された係合穴１３ｃが形成されている。ベースブロック１３の前面の下端部には、前方へ突出されたランプ用位置決め部１６が設けられている。
放熱体９には、ランプ用位置決め部１６の上側の位置に、前後に貫通されたネジ挿通孔９ａが形成されている。
第１の位置決め突部１４の前面１４ａには挿入孔１４ｂ、１４ｂが形成されている。挿入孔１４ｂ、１４ｂは前方に開口され左右に離隔して形成されている。
第２の位置決め突部１５は前後に長く形成され、左側面１５ａが第１の位置決め突部１４の前面１４ａと直交する面として形成されている（図２参照）。
ベースブロック１３の左右にはそれぞれランプ用位置決め部１７、１８が設けられ、該ランプ用位置決め部１７、１８はそれぞれベース板部１０から前方へ突出されている。
光源モジュール１は放熱体９にクリップ１９によって固定される。
クリップ１９はバネ性を有する板状の金属材料によって各部が一体に形成されて成る。クリップ１９は、前後方向を向く連結部２０と、該連結部２０の上縁からそれぞれ後方へ突出された押さえ突部２１、２１と、連結部２０の下縁から後方へ突出された挿入突部２２とから成る。
押さえ突部２１、２１は連結部２０の左右両端部からそれぞれ後方へ突出され、突出方向における中間部にそれぞれ下方へ突出された係合突部２１ａ、２１ａを有している。係合突部２１ａ、２１ａは左右に延びるように形成されている。
挿入突部２２には切り起こし状の係合突片２２ａが形成され、該係合突片２２ａは前斜め下方へ突出するように切り起こされている。
以下に、光源モジュール１の放熱体９に対する固定の手順について説明する。
先ず、光源モジュール１の回路基板２を放熱体９の吸熱面１３ａに載置して位置決めを行う。光源モジュール１の放熱体９に対する位置決めは、図２に矢印で示すように、回路基板２の後縁を第１の位置決め突部１４の前面１４ａに押し付けると共に回路基板２の右側縁を第２の位置決め突部１５の左側面１５ａに押し付けることにより行う。このように位置決めを行うことにより、回路基板２の下面の全面が放熱体９の吸熱面１３ａに面接触される。
次に、クリップ１９の押さえ突部２１、２１をそれぞれ放熱体９の挿入孔１４ｂ、１４ｂに前方から挿入すると共にクリップ１９の挿入突部２２を放熱体９の取付用挿入孔１３ｂに前方から挿入していく。押さえ突部２１、２１及び挿入突部２２をそれぞれ挿入していくことにより、押さえ突部２１、２１の係合突部２１ａ、２１ａがそれぞれ回路基板２の係合凹部２ａ、２ａに係合される。このとき、挿入突部２２の係合突片２２ａが取付用挿入孔１３ｂを形成する壁面（下面）に摺接されて弾性変形され、次いで、係合突片２２ａの前端が係合穴１３ｃの上方に位置されたところで係合突片２２ａが弾性復帰し、その前縁が係合穴１３ｃの前側開口縁に係合する。従って、クリップ１９が放熱体９に取り付けられる。
上記のようにクリップ１９が放熱体９に取り付けられた状態においては、押さえ突部２１、２１及び挿入突部２２のバネ性により両者が互いに近付く方向への付勢力が発生し、回路基板２が押さえ突部２１、２１によって吸熱面１３ａ側へ押し付けられ、光源モジュール１が放熱体９に固定される（図４参照）。
このように、光源モジュール１の放熱体９に対する固定を係合突部２１ａ、２１ａが設けられた弾性を有する金属製のクリップ１９によって行い、係合突部２１ａ、２１ａを回路基板２の係合凹部２ａ、２ａに係合させているため、クリップ１９の光源モジュール１に対する位置決め及び光源モジュール１の放熱体９に対する固定を容易かつ迅速に行うことができる。
また、回路基板２の係合凹部２ａを給電端子８、８間に形成しているため、回路基板２のスペースの有効利用による光源モジュール１の小型化を図ることができ、また、光源モジュール１が放熱体９に固定されたときにガタつくことがなく良好な固定状態を確保することができる。
光源モジュール１が放熱体９に固定された状態において、図示しない電源回路に接続された電源コード２３、２３がそれぞれ給電端子８、８に接続される（図１及び図４参照）。
以上のように光源モジュール１が放熱体９にクリップ１９によって固定された状態において、光学部品２４が放熱体９の前方に配置される（図４参照）。光学部品２４は放熱体９のランプ用位置決め部１６、１７、１８に突き当てられ位置決めされた状態で放熱体９の前方に配置される。
光学部品２４には後方に開口された図示しないネジ止め孔が形成されている。光学部品２４は、放熱体９のネジ挿通孔９ａを後方から挿通された締結ネジ１００がネジ止め孔に螺合されることにより、放熱体９に固定される。
以上に記載した通り、光源モジュール１にあっては、回路基板２に給電端子８、８を固定し該給電端子８、８を直接電源コード２３、２３に接続するようにしているため、光源モジュール１をアタッチメントを介さずに放熱体９に固定することができ、部品点数の削減及び光源モジュール１の放熱体９に対する固定作業の簡素化を図ることができる。
また、光源モジュール１が放熱体９に固定された状態において、回路基板２の下面の全面が吸熱面１３ａに面接触されるため、放熱フィン１１、１１、・・・からの放熱量が大きく、良好な放熱性を確保することができる。
さらに、光源モジュール１にあっては、回路基板２を多層基板として形成し、回路基板２の上面を給電端子８、８の上面より上方に位置させるようにしたので、クリップ１９によって回路基板２が押さえられたときにクリップ１９の押さえ突部２１、２１が給電端子８、８に接触することがなく、ショートの発生を防止することができる。
加えて、光源モジュール１にあっては、回路基板２を矩形状に形成し、給電端子８、８を一つの側縁から側方へ突出させているので、回路基板２の側縁のうち給電端子８、８が突出されない他の側縁を放熱体９に対する位置決め用の側縁として用いることができ、光源モジュール１の放熱体９に対する位置決めの容易化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５参照）。
車輌用灯具２５は内部に光源モジュール１が配置されるリフレクター２６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２７とを備えている。リフレクター２６及び投光レンズ２７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２５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２６をランプハウジング内に配置して車輌用灯具２５を構成してもよく、また、複数のリフレクター２６、２６、・・・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２６、２６、・・・をランプハウジング内に配置して車輌用灯具２５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２５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２５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２６は後方に位置する第１の反射面２６ａと該第１の反射面２６ａの前方に位置する第２の反射面２６ｂとを有し、第１の反射面２６ａが楕円球面に形成され、第２の反射面２６ｂ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２６ａの第１の焦点Ｆ１に配置されている。
リフレクター２６内には、例えば、平板状の光制御部材２８が配置され、該光制御部材２８の後方に光源モジュール１が配置されている。
上記したリフレクター２６、投光レンズ２７及び光制御部材２８等によって光学部品２４が構成される。
光制御部材２８の前端は、リフレクター２６の第１の反射面２６ａ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２６ａで反射された光（図５に示す光Ｐ１）は、第２の焦点Ｆ２に収束される。
投光レンズ２７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２７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２６の第２の反射面２６ｂで反射された光（図５に示す光Ｐ２）は、第２の焦点Ｆ２の前方へ向かい、投光レンズ２７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２７を透過された照明光は、第１の反射面２６ａで反射された主光束と第２の反射面２６ｂ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。
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乃至図５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と放熱体とクリップを示す分解斜視図である。 光源モジュールの放熱体との位置関係を示す拡大平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 光源モジュールをクリップによって放熱体に固定した状態を光学部品とともに示す分解斜視図である。 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、２ａ…係合凹部、３…半導体発光素子、５ａ…導電パターン、７ａ…導電パターン、８…給電端子、９…放熱体、１３ａ…吸熱面、１９…クリップ、２１ａ…係合突部、２３…電源コード、２５…車輌用灯具

Claims (5)

  1. 吸熱面を有する放熱体に取り付けられ車輌用灯具に用いられる光源モジュールであって、
    所定の導電パターンが形成された回路基板と、
    該回路基板上に実装された半導体発光素子と、
    該半導体発光素子への給電用の電源コードが接続されると共に回路基板の上記導電パターンに固定される少なくとも一対の給電端子とを備え、
    回路基板の下面の全面が絶縁され該全面が放熱体の吸熱面に面接触され、
    上記給電端子が回路基板から側方へ突出され、
    回路基板の導電パターンを厚みが３０μｍ以上に形成し、
    導電パターンに対する給電端子の固定を溶接により行うようにした
    ことを特徴とする光源モジュール。
  2. 上記回路基板を多層基板として形成し、
    回路基板の上面を給電端子の上面より上方に位置させるようにし、
    金属製のクリップによって回路基板を吸熱面に押し付けるようにした
    ことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
  3. 上記回路基板を矩形状に形成し、
    上記給電端子を回路基板の一つの側縁から側方へ突出させるようにした
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源モジュール。
  4. 上記放熱体に対する取付を係合突部が設けられた弾性を有する金属製のクリップによって行い、
    上記回路基板にクリップの係合突部が係合される係合凹部を形成した
    ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光源モジュール。
  5. 少なくとも一つの係合凹部を給電端子間に形成した
    ことを特徴とする請求項４に記載の光源モジュール。
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