JP6212379B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂ソケットを備えた照明装置に関し、特に、金属製の放熱器（ヒートシンク）を備えた車両用の照明装置に関する。

特許文献１には、発光素子の実装された基板を固定した放熱部材と樹脂部材とを一体成形により一体化したソケット型の光源ユニットが示されている。放熱部材は、灯室外に延出しており、発光チップの熱を灯室の外に放散している。

特開２０１２−０８４２７９号公報

特許文献１のような光源ユニットでは、放熱部材としてアルミニウムなどの金属製の放熱部材を用いた場合に、樹脂部材との密着性が十分ではなかった。

そのため、気密性の要求される車両用灯具の灯室内にこの光源ユニットを取り付けた場合には、放熱部材と樹脂部材との界面を経路として灯室の気密性が損なわれて、防水・防塵効果が失われる恐れがあるという問題があった。

また、本願発明者らにより、樹脂部材と放熱部材との間に接着剤を充填することにより気密性を向上する対策も検討されたが、この構成によれば、部品点数や加工工数が増加する、接着剤からのアウトガスの発生のおそれがある、などの問題が生じてしまっていた。

そこで、本発明は、上記課題を解決して、放熱器上に発光素子を搭載した発光ユニットと樹脂部材との界面における気密性を向上した照明装置、および該照明装置を灯室に取り付けた車両用灯具を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、金属製の放熱器と、放熱器上に配置され、絶縁基板と該絶縁基板上に形成された導体パターンを備えた配線基板と、放熱器上に配置されて導体パターンと電気的に接続された発光素子と、放熱器と配線基板とを一体的に保持する樹脂ソケットと、を備える。
配線基板は、上面に樹脂露出部を有し、樹脂ソケットは、配線基板側面、放熱器側面、および配線基板上の部分領域を覆い、樹脂ソケットは、配線基板上面の樹脂露出部と接合されていることを特徴とする。

本発明の車両用灯具は、ハウジングと、ハウジングの光照射側開口を覆うアウターレンズと、ハウジングに形成された取り付け穴を塞ぐように取り付けられた上記照明装置と、備える。

本発明の照明装置の製造方法は、（ａ）金属製の放熱器上へ、基板上に導体パターンの形成された配線基板を接合する工程と、（ｂ）放熱器あるいは配線基板上へ発光素子を搭載する工程と、（ｃ）インサート成形によ記放熱器と配線基板とを一体的に保持する樹脂ソケットを形成する工程と、を有する。
工程（ｃ）において、樹脂ソケットは、配線基板側面、前記放熱部の側面、および配線基板上の部分領域を覆い、配線基板上の樹脂露出部上に形成されていることを特徴とする。

本発明の照明装置および照明装置の製造方法によれば、放熱器上に発光素子を搭載した発光ユニットと樹脂ソケットとの界面経路を遮断して、発光ユニットと樹脂ソケットとの界面における気密性の向上した照明装置を提供することができる。
そして、本発明の車両用灯具によれば、本発明の照明装置を車両用灯具の光源として用いることにより、灯室の気密性を向上した車両用灯具を提供することができる。

（ａ）本発明の実施例の照明装置の斜視図である。（ｂ）本発明の実施例の車両用灯具の概略図である 本発明の実施例の照明装置の概略上面図である。 （ａ）図２におけるＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。（ｂ）（ａ）におけるＢ部の部分拡大図である。（ｃ）図２におけるＣ−Ｃ線に沿う概略断面図である。 （ａ）本発明の実施例１の照明装置における発光素子搭載領域近傍の概略断面図、（ｂ）本発明の実施例２の照明装置における発光素子搭載領域近傍の概略断面図である。

以下、この発明の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

以下に、本発明の実施例１に係る照明装置１０、および、この照明装置１０を取り付けた車両用灯具１００について、図１〜図３、および図４（ａ）を参照しつつ説明する。

[照明装置１０]
図１（ａ）は、本発明の実施例に係る照明装置１０の斜視図、図２は、本発明の実施例の照明装置の概略上面図、図３（ａ）は、図２におけるＡ−Ａ線に沿う概略断面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ部の部分拡大図、図３（Ｃ）は図２におけるＢ−Ｂ線に沿う概略断面図、図４（ａ）は、本実施例の照明装置における発光素子搭載領域近傍の概略断面図である。

この照明装置１０は、放熱器１上に発光デバイス２を備えた発光ユニット４、樹脂ソケット５、および制御回路パッケージ６を備え、例えば、車両用灯具１００の光源として利用される。

発光ユニット４は、放熱器１と放熱器１上に配置された発光デバイス２とを備える。

放熱器１は、アルミニウム、銅などの金属材料から構成される。
本実施例において放熱器１は、押し出し成形により製造されたアルミニウムから構成されている。放熱器１には、発光デバイスを配置するための平坦な上面を有するブロック状の本体と、発光デバイス搭載側と反対方向へ延びる複数枚の放熱フィンとが形成されている。

発光デバイス２は、配線基板２１上の導体パターン２１ｂと電気的に接続され、放熱１器上に固定された発光素子２２を備える。
配線基板２１は、絶縁性基板２１ａと、該絶縁性基板上に発光素子２２への給電のために形成された金属からなる導体パターン２１ｂとを備える。配線基板の端部領域の最表面は樹脂表面として構成されている。

本実施例において、発光デバイス２は、接着剤２３を介して放熱器１上に接合された発光素子２２と、接着シート３により放熱器１上に接合された配線基板２１と、発光素子２２と配線基板２１上の導体パターン２１ｂとを電気的に接続する導電ワイヤ２４とを備える。
本実施例において、発光素子２２は、複数の赤色発光のＬＥＤチップからなり、熱伝導性フィラーを分散したシリコーン系樹脂からなる接着剤２３を介して放熱器１上に接合されている。
また、本実施例において、ＬＥＤチップ２２は、上面に形成された電極において、配線基板上の導体パターンとＡｕからなる導電ワイヤを介して電気的に接続されている。尚、図１〜４においては、説明を簡略にするため、ＬＥＤチップは一つのみを示している。
本実施例において配線基板２１は、エポキシ系樹脂からなる接着シート３により放熱器１上に接合されている。本実施例において、配線基板２１は、ガラスエポキシ基板からなる絶縁性基板２１ａと、絶縁性基板２１ａ上に形成されたＣｕ箔および金属メッキ層が積層された導体パターン２１ｂと、導体パターン２１ｂを覆う絶縁性保護膜としてのレジスト層２１ｃから構成されている。
本実施例において、レジスト層２１ｃは、エポキシ系樹脂からなる。レジスト層２１ｃには、二酸化チタンからなる光反射性粒子が含有されており、ＬＥＤチップ２２からの光が入射した場合に表面で反射する機能をも有する。
本実施例において、レジスト層２１ｃは、導体パターン２１ｂにおける発光素子２２との給電のために接続される導電ワイヤ２４を接続する領域、および、外部給電端子１１を接続する領域を除いた導体パターン２１ａ上のほぼ全域を覆うよう形成されている。
本実施例において、レジスト層２１ｃ上には、ＬＥＤチップの搭載領域を囲むように周壁体２５が形成されている。周壁体２５は、二酸化チタンからなる光反射性粒子を含有したシリコーン樹脂から構成されている。周壁体２５の内部には、シリコーン樹脂からなる封止樹脂２６が充填され、ＬＥＤチップ２２や導電ワイヤ２４が封止されている。
本実施例において、配線基板の端部領域には、レジスト層２１ｃ表面が露出している。

樹脂ソケット５は、樹脂材料から構成され、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などの熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。樹脂ソケット５は、外形が略円柱状であり、放熱器１と発光デバイス２における配線基板２とを一体的に保持するよう、放熱器１の側面、配線基板２１の側面、および配線基板２１の上面の一部領域を連続して覆う形状に形成されている。つまり、樹脂ソケット５は、発光ユニット４を埋設するように、配線基板２１の側面から上面の一部へ回り込むように形成されている。尚、図２において、樹脂ソケット５の下に存在する配線基板２１の端部２１Ｂを点線にて示した。
樹脂ソケット５は、図３（ｂ）に示すように、その配線基板２１上面へ回り込んだ部分が、配線基板２１の上面に露出した樹脂表面、すなわち樹脂露出部２１Ａに密着して接合している。

樹脂ソケット５には、発光デバイス２への給電および電気的特性を制御するための制御回路パッケージ６を取り付けるための収容部５１、制御回路パッケージ６に外部から給電するためのコネクタを接続するためのコネクタ接続部５２とが形成されている。さらに、樹脂ソケット５の外周には、照明装置１０を車両用灯具等へ取り付けるための係合爪５ａおよびフランジ５ｂが一体に形成されている。
制御回路パッケージ６は、抵抗、保護素子、コンデンサなどの任意の制御素子を備え、発光素子への駆動電流を制御する。制御回路パッケージ６は、発光デバイス２における発光素子２２と電気的に接続される。

本実施例において、樹脂ソケット５は、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタラート）から構成され、発光ユニット４をインサート成形して構成されている。
本実施例において発光ユニット４は、樹脂ソケット５の内部に一体に埋設され、放熱器１の放熱フィンは、樹脂ソケット５の外部に露出している。

本発明の照明装置１０における樹脂ソケット５は、発光ユニット４と、放熱器１の側面、配線基板２１の側面（端面）、および、配線基板２１の上面において接合面を形成している。特に、図３（ｂ）に示すように、配線基板２１の上面における接合面において、樹脂ソケット５は、配線基板上面の樹脂露出部２１Ａと密着していることにより、樹脂ソケット５と発光ユニット４との高い密着性を得ている。つまり、配線基板２１と樹脂ソケット５とは、レジスト層２１ｃを介した接合部を形成することで、レジスト層と樹脂ソケットとの間に密着界面を形成して高い密着性を得ることができ、ひいては発光ユニット４と樹脂ソケット５との界面の気密性を向上することができる。

特に、樹脂ソケット５を発光ユニット４を内包した一体成形で形成する、つまり、樹脂ソケット５が発光ユニット４の周りに射出成形により形成されることにより、樹脂ソケット５と配線基板２１上面における樹脂露出部２１Ａとの間に密着界面を形成することができる。これは、成形時に配線基板２１上面の樹脂露出部２１Ａ上に（本実施例においてはレジスト層２１ｃ上に）、樹脂ソケットの溶融軟化した樹脂材料が発光ユニット４の所定の領域を覆うように配置されるためである。つまり、溶融軟化した樹脂が、配線基板２１上面の樹脂露出部２１Ａ上に確実に濡れてから硬化されるため、配線基板２１における樹脂表面との間に密着界面を形成することができる。

従って、本発明の照明装置１０によれば、部品点数や加工工程を増やすことなく、放熱器１を備えた発光ユニット４と樹脂ソケット５との気密性を向上することができる。

本実施例の照明装置１０について、米国連邦自動車安全基準（ＦＭＶＳＳ） Ｐａｒｔ５６４に示される方法で気密試験を行った。本実施例の照明装置１０を圧力チャンバ―（空気圧発生装置の付いた試験用容器）に取り付けて水没させて、内部からの気泡発生の有無を確認した。その結果、試験圧力（内部圧力）１．２気圧においても、気泡発生はなく、気密性を保持できることが確認できた。
一方、樹脂ソケット５を配線基板上部まで回り込ませない構成の照明装置を比較サンプルとして作製し、同様の気密性試験を行ったところ、試験圧力１．２気圧において気密性は保持できなかった。
尚、気密性試験においては、制御回路パッケージ収容部からコネクタ接続部への連通孔は形成せずに行った。

［車両用灯具１００］
続いて、本発明の照明装置１０を備えた本実施例の車両用灯具１００を図１（ｂ）に基づいて説明する。

本実施例の車両用灯具１００は、車両後部の左右に配置されるリヤコンビネーションランプとして構成されている。
本実施例の車両用灯具は、成形樹脂により構成されるハウジング７とその光照射側開口を覆う透光性のアウターレンズ８とにより画成された灯室内に、ハウジングに形成した取り付け穴７ａを塞ぐように照明装置１０を取り付けて構成されている。
本実施例の車両用灯具１００において、照明装置１０は、樹脂ソケット５に形成された係合爪５ａをハウジング７の取り付け穴７ａの周縁部に係合させ、樹脂ソケット５のフランジ５ｂをＯ−リング９を挟んでハウジング７と当接することにより取り付けられる。

本発明の照明装置を備えた車両用灯具によれば、照明装置１０における樹脂ソケット５と発光ユニット４との界面における気密性が保持されているため、灯室の気密性を保持することができる。

［本発明の実施例１の照明装置１０の製造方法］
次に、本発明の実施例１の照明装置１０の製造方法について説明する。

まず、放熱器１上に発光デバイス２を配置した発光ユニット４を準備する。
アルミニウムの押し出し成形品からなる放熱器１上に配線基板２１をエポキシ系樹脂接着シート３を介して接着する。配線基板２１は、ガラスエポキシ基板２１ａ上にＣｕ箔と金属メッキの積層構造からなる導体パターン２１ｂ、該導体パターン２１ｂを覆うエポキシ系樹脂からなるレジスト層２１ｃが形成されたものを用いた。
次に、ＬＥＤチップを熱伝導性フィラーを含有するシリコーン系樹脂からなる接着剤２３にて放熱器１上に接合し、ＬＥＤチップ２２の上面に形成された電極と導体パターン２１ｂとをＡｕからなる導電ワイヤ２４を介して接続する。
続いて、反射性粒子を含有したシリコーン樹脂を用いてＬＥＤチップの搭載領域を囲むように、配線基板上に塗布および硬化して周壁体２５を構成し、周壁体に囲まれた内部空間を透光性のシリコーン樹脂からなる封止樹脂２６を充填および硬化して封止した。

発光ユニット４を射出成形金型に配置して、ＰＥＴ樹脂を用いたインサート成形により、発光ユニット４を埋設する樹脂ソケット５を形成した。
樹脂ソケット５は、制御回路パッケージ６を取り付ける収容部５１、コネクタ接続部５２、照明装置を取り付けるために外周に設けた係合爪５ａなどを備えた形状に形成される。

別途用意した制御回路パッケージ６を取り付け、照明装置１０が完成する。

以下に、本発明の実施例２に係る照明装置１０について、図１〜図３、および図４（ｂ）を参照しつつ説明する。

実施例２に係る照明装置１０は、発光ユニット４における発光素子２２が配線基板２１上に配置されていること、レジスト層が形成されていないこと、および、周壁体２５として内壁が傾斜面を有する成形品が配置されていること以外の構成に関しては、実施例１の照明装置の構成と同一である。

本実施例の照明装置１０のように、放熱器１上の発光デバイス２は、上部電極と下部電極を有する発光素子２２も用いることができ、配線基板２１上の導体パターン２１ｂ上に導電性の接着剤２３で搭載することで下部電極を導体パターン２１ｂと接続し、導電ワイヤ２４を介して上部電極と導体パターン２１ｂとを接続することができる。
本実施例の照明装置１０において、配線基板２１上にはレジスト層が形成されてはいないが、樹脂ソケット５が重なる領域においては、ガラスエポキシ基板２１ａの表面、つまりエポキシ樹脂表面が露出している。そのため、エポキシ樹脂表面（樹脂露出部）２１Ａと樹脂ソケット５との密着界面が形成されている。

つまり、樹脂ソケット５が上方に重なる領域に樹脂表面が露出していれば、放熱器１上の発光デバイス２の構成や製造方法は任意とすることができる。

本実施例の照明装置１０によっても、エポキシ樹脂表面と樹脂ソケット５との密着界面の形成により、発光ユニット４と樹脂ソケット５の界面における気密性を向上することができる。

尚、本発明の照明装置および該照明装置を用いた車両用灯具は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることは勿論である。

例えば、上記実施例においては、半導体発光素子としてＬＥＤチップを用いたが、ＬＥＤチップに代えてＬＤ（レーザーダイオード）チップを用いることができる。また、適宜用途に応じた発光色のものを用いることができる。

例えば、発光デバイスには、蛍光体などの波長変換部材や、光散乱部材、導光部材、反射部材、集光レンズなどの光学部材を適宜備えることもできる。

例えば、発光デバイスにおいて、発光素子は、放熱部材上に接着剤を介して実装されていても、配線基板または配線部上に形成されていてもよい。また、発光素子を配線基板や配線部上に配置する場合には、配線基板を放熱部へ接着する前に発光素子の配線基板や配線部上への搭載を行ってもよい。

例えば、絶縁性基板として、ガラスエポキシ樹脂に限らず、他の樹脂基板、セラミック基板などを用いることもできる。

例えば、、配線基板上に露出させる樹脂表面（樹脂露出部）は、上記実施例１のように配線部を覆う絶縁保護膜（レジスト層）から構成することもでき、上記実施例２のように樹脂製の絶縁性基板を用いる場合に、該絶縁基板の上面を露出するものとして構成することもできる。

例えば、上記実施例においては、配線基板上面に露出させる樹脂表面（樹脂露出部）は、樹脂ソケットの重なり領域全域に形成する好適な例を示したが、該領域全域に形成されるものでなくても気密性向上効果を得ることができる。

例えば、上記実施例２において、樹脂ソケットが重なる配線基板端部領域に導電パターンが存在していない構成を示したが、該領域まで導電パターンが延在しているものとすることもできる。この場合において、該領域の導電パターン上にレジスト層などの樹脂層を形成することで、配線基板上面に露出させる樹脂表面を樹脂ソケットの重なり領域全域に形成することもできる。

例えば、車両用灯具には、リフレクタ、インナーレンズ、集光レンズなどの光学部材を適宜備えることもできる。

例えば、車両用灯具は、リヤコンブネーションランプ以外にもヘッドランプ、ＤＲＬ（Daytime Running Lamp）、フォグランプ、バックランプ、サイドターンランプ、リアフォグランプ、ハイマウントストップランプ、ライセンスプレートランプなどの他の任意の車両用灯具として構成することができる。

１：放熱器
２：発光デバイス
２１：配線基板
２１ａ：絶縁基板
２１ｂ：導電パターン
２１ｃ：レジスト層
２１Ａ：樹脂表面
２１Ｂ：配線基板端部
２２：発光素子（ＬＥＤチップ）
２３：接着剤
２４：導電ワイヤ
２５：周壁体
２６：封止樹脂
３：接着シート
４：発光ユニット
５：樹脂ソケット
５ａ：係合爪
５ｂ：フランジ
５１：収容部
５２：コネクタ接続部
６：制御回路パッケージ
７：ハウジング
８：アウターレンズ
９：オーリング
１０：照明装置
１００：車両用灯具

Claims (6)

1. 金属製の放熱器と、
   前記放熱器上に配置され、基板と基板上に形成された導体パターンを備えた配線基板と、
   前記放熱器上に配置され、前記導体パターンと電気的に接続された発光素子と、
   前記放熱器と前記配線基板とを一体的に保持する樹脂ソケットと、を有し、
   前記配線基板は、上面に樹脂露出部を有し、
   前記樹脂ソケットは、前記基板側面、前記放熱器側面、および前記基板上の部分領域を覆い、
   前記樹脂ソケットは、前記配線基板の前記樹脂露出部と接合されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記配線基板は、前記導体パターン上を覆うレジスト層を有し、
   前記レジスト層が前記樹脂露出部を構成していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記樹脂ソケットは、前記基板の全周にわたって前記樹脂露出部を介して前記基板と接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２の照明装置。
4. 前記樹脂ソケットと前記樹脂露出部との間には、溶融軟化した樹脂が前記樹脂露出部上で硬化して前記樹脂ソケットが形成されたことによる密着界面が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. ハウジングと、
   前記ハウジングの光照射側開口を覆うアウターレンズと、
   前記ハウジングに形成された取り付け穴を塞ぐように取り付けられた請求項１乃至請求項４のいずれか１項の照明装置と、を有し、
   前記放熱器は、前記ハウジングと前記アウターレンズと前記照明装置とで画成された灯室の外へ延出されていることを特徴とする車両用灯具。
6. （ａ）金属製の放熱器上へ、基板上に導体パターンの形成された配線基板を接合する工程と、
   （ｂ）前記放熱器あるいは前記配線基板上へ発光素子を搭載する工程と、
   （ｃ）インサート成形により前記放熱器と前記配線基板とを一体的に保持する樹脂ソケットを形成する工程と、を有し、
   前記工程（ｃ）において、前記樹脂ソケットは、前記配線基板側面、前記放熱部の側面、および前記配線基板上の部分領域を覆い、前記配線基板上の樹脂露出部上に形成されていることを特徴とする照明装置の製造方法。

Images