特許 7053185 光源モジュール及び車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】光源モジュール及び車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/62 20100101AFI20220405BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20220405BHJP

   H01L 33/60 20100101ALI20220405BHJP

   F21V 19/00 20060101ALI20220405BHJP

   F21S 41/00 20180101ALI20220405BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20220405BHJP

【ＦＩ】

H01L33/62

H01L33/00 L

H01L33/60

F21V19/00 150

F21V19/00 170

F21S41/00

F21Y115:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2017143552

(22)【出願日】2017-07-25

(65)【公開番号】P2019029058

(43)【公開日】2019-02-21

【審査請求日】2020-06-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001667

【氏名又は名称】特許業務法人プロウィン特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 哲也

(72)【発明者】

【氏名】時田 主

【審査官】大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０６３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１１６１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０８６２５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０６６６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０８０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００７２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６９４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２６８８５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１８００６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

Ｆ２１Ｋ ９／００ － ９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００ － ４５／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の表面に配線パターンが形成された搭載基板と、
前記一方の表面に搭載され前記配線パターンと電気的に接続された複数の発光素子を有する光源部と、
前記光源部からの光を反射する光学部材を備え、
前記搭載基板の前記配線パターン上にはレジスト層が形成されており、
前記搭載基板上の光学部材搭載領域には、前記配線パターンおよび前記レジスト層が形成されておらず、前記光学部材搭載領域に前記光学部材を搭載したことを特徴とする光源モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光源モジュールであって、
前記搭載基板は金属板とガラスエポキシ樹脂層の積層構造で構成されており、
前記光学部材搭載領域は、前記ガラスエポキシ樹脂層が露出していることを特徴とする光源モジュール。

【請求項3】

請求項２に記載の光源モジュールであって、
前記光源部は前記ガラスエポキシ樹脂層を介さず前記発光素子が前記金属板に搭載されており、
前記発光素子の高さ寸法は、前記ガラスエポキシ樹脂層の厚さ寸法より大きいことを特徴とする光源モジュール。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一つに記載の光源モジュールであって、
前記光学部材搭載領域は、前記光源部を挟んで一対設けられており、
前記光源部は、複数の発光素子が第一方向に沿って配列され、
複数の前記発光素子の発光中心線の延長線上において、前記光学部材が固定されることを特徴とする光源モジュール。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一つに記載の光源モジュールを備え、
前記一方の表面には、前記配線パターンと電気的に接続された給電コネクタが搭載され、前記給電コネクタを介して複数の前記発光素子に対して選択的に電力を供給することを特徴とする車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源モジュール及び車両用灯具に関し、特に素子搭載基板の表面に複数の発光ダイオードを設ける光源モジュールおよび車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

車両用灯具は、一般にロービームとハイビームとを切りかえることが可能である。ロービームは、近方を所定の照度で照明するものであって、対向車や先行車にグレアを与えないよう配光規定が定められており、主に市街地を走行する場合に用いられる。一方、ハイビームは、前方の広範囲および遠方を比較的高い照度で照明するものであり、主に対向車や先行車が少ない道路を高速走行する場合に用いられる。したがって、ハイビームはロービームと比較してより運転者による視認性に優れているが、車両前方に存在する車両の運転者や歩行者にグレアを与えてしまうという問題がある。

【0003】

近年、車両の周囲の状態にもとづいて、ハイビームの配光パターンを動的、適応的に制御するＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｂｅａｍ）技術が提案されている。ＡＤＢ技術は、車両の前方の先行車、対向車や歩行者の有無を検出し、車両あるいは歩行者に対応する領域を減光するなどして、車両あるいは歩行者に与えるグレアを低減するものである。このようなＡＤＢ技術では、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を基板上に列状に搭載して、車両や歩行者に対応する領域のＬＥＤを消灯するものも提案されている（例えば特許文献１）。

【0004】

さらに近年では、発光素子を基板上に二次元的に多数配置して、選択的に発光素子の消灯と点灯を切り替えることでハイビームの配光パターンをより詳細に制御するものも提案されている。このような二次元的な発光素子の配列を行う車両用灯具では、二次元的な配光パターンを良好に照射するために、発光素子の実装密度を上げるとともに実装位置の精度を向上させる必要がある。発光素子としてＬＥＤを用いる場合には、表面実装型のパッケージを採用して、基板上に形成したランドに個々のＬＥＤを位置決めして実装する構造を採用して高密度に実装している。

【0005】

図１０は、従来から提案されているＡＤＢ技術を用いた光源モジュール１を示す模式平面図である。図１０に示すように従来の光源モジュール１は、基板２上に外部と電気的に接続するためのコネクタ３が搭載され、基板２の表面にはコネクタ３から延長して配線パターン４が形成され、配線パターン４上に複数のＬＥＤ５が搭載されている。また、配線パターン４での意図しない光の反射を抑制するために基板２の表面をレジスト層で覆い、ＬＥＤ５からの光を所望の配光特性で反射するために、基板２上に光学部材を搭載している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－０１６７７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような従来の光源モジュール１では、基板２の表面を覆うレジスト層を塗布により形成しているため、膜厚の均一性を向上するにも限界があった。設計と異なる膜厚のレジスト層上に光学部材を搭載すると、光学部材の焦点位置にＬＥＤを正確に位置合わせすることができず、車両用灯具として照射する配光特性を得られないという問題が生じる。特にＡＤＢ技術では、光の照射領域と非照射領域を精密に制御する必要があるため、光学部材とＬＥＤの相対的位置関係の調整は通常の車両用灯具よりもシビアな問題となる。

【0008】

そこで本発明は、高密度に発光素子を実装しながらも光学部材とＬＥＤの相対的位置関係を精密に位置合わせすることが可能な光源モジュール及び車両用灯具を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の光源モジュールは、一方の表面に配線パターンが形成された搭載基板と、前記一方の表面に搭載され前記配線パターンと電気的に接続された複数の発光素子を有する光源部と、前記光源部からの光を反射する光学部材を備え、
前記搭載基板の前記配線パターン上にはレジスト層が形成されており、前記搭載基板上の光学部材搭載領域には、前記配線パターンおよび前記レジスト層が形成されておらず、前記光学部材搭載領域に前記光学部材を搭載したことを特徴とする。

【0010】

このような本発明の光源モジュールでは、搭載基板の光学部材搭載領域ではレジスト層が除去されており、レジスト層の膜厚が設計値と異なっていても光学部材を所望の位置に固定することができ、高密度に発光素子を実装しながらも光学部材とＬＥＤの相対的位置関係を精密に位置合わせすることができる。

【0011】

また本発明の一態様では、前記搭載基板は金属板とガラスエポキシ樹脂層の積層構造で構成されており、前記光学部材搭載領域は、前記ガラスエポキシ樹脂層が露出している。

【0012】

また本発明の一態様では、前記光源部は前記ガラスエポキシ樹脂層を介さず前記発光素子が前記金属板に搭載されており、前記発光素子の高さ寸法は、前記ガラスエポキシ樹脂層の厚さ寸法より大きい。

【0013】

また本発明の一態様では、前記光学部材搭載領域は、前記光源部を挟んで一対設けられており、前記光源部は、複数の発光素子が第一方向に沿って配列され、複数の前記発光素子の発光中心線の延長線上において、前記光学部材が固定される。

【0014】

また上記課題を解決するために、本発明の車両用灯具は、上記何れか一つに記載の光源モジュールを備え、前記一方の表面には、前記配線パターンと電気的に接続された給電コネクタが搭載され、前記給電コネクタを介して複数の前記発光素子に対して選択的に電力を供給することを特徴とする。

【0015】

このような本発明の車両用灯具では、高密度に発光素子を実装しながらも光学部材とＬＥＤの相対的位置関係を精密に位置合わせすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明では、高密度に発光素子を実装しながらも光学部材とＬＥＤの相対的位置関係を精密に位置合わせすることが可能な光源モジュール及び車両用灯具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態における車両用灯具１００を示す分解斜視図である。

【図2】第１実施形態における光源モジュール４０を示す模式斜視図である。

【図3】第１実施形態における搭載基板４１を示す模式平面図である。

【図4】第１実施形態における搭載基板４１の構造を詳細に説明する図であり、図４（ａ）は分解斜視図であり、図４（ｂ）は模式断面図である。

【図5】搭載基板４１上に各部材を搭載した状態の光源モジュール４０を示す模式平面図である。

【図6】サブマウント４３を拡大して示す拡大斜視図である。

【図7】発光部搭載領域４９にサブマウント４３を搭載した状態を示す部分拡大断面図である。

【図8】発光部搭載領域４９周辺を拡大して示す拡大平面図である。

【図9】第２実施形態において隣接する発光素子４３ｃからの合成光度を示すグラフであり、図９（ａ）は発光素子４３ｃの距離が遠くて合成光度が不十分である例を示し、図９（ｂ）は発光素子４３ｃの距離が近くて合成光度が十分である例を示している。

【図10】従来から提案されているＡＤＢ技術を用いた光源モジュール１を示す模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。図１は、本実施形態における車両用灯具１００を示す分解斜視図である。車両用灯具１００は、レンズ１０と、レンズホルダ２０と、リフレクタ３０と、光源モジュール４０と、ヒートシンク５０と、冷却ファン６０とを備え、各部材が相互に位置決めされて図示しない固定手段で固定されている。

【0019】

レンズ１０は、透光性材料で構成されて光源モジュール４０からの光を所定の配光分布となるように前方に照射するための部材である。レンズホルダ２０は、レンズ１０と光源モジュール４０およびリフレクタ３０との相対的位置関係を維持した状態で保持するための部材である。リフレクタ３０は、光源モジュール４０の前方に配置されて光源モジュール４０からの光を前方に反射する部材であり、本発明における光学部材に相当している。

【0020】

光源モジュール４０は、車両用灯具１００の外部から供給される電力および信号に応じて発光する部材であり、詳細は後述する。ヒートシンク５０は、光源モジュール４０の背面で光源モジュール４０に接触して配置された熱伝導性の良好な部材であり、背面側に放熱フィンが形成されている冷却ファン６０は、ヒートシンク５０の背面側に配置されて、電力が供給されることで空気の流れを生じさせる部材である。

【0021】

車両用灯具１００では、外部から電力および信号が供給されると、光源モジュール４０が電力と信号に応じて発光し、リフレクタ３０で前方に反射された光がレンズホルダ２０内およびレンズ１０を介して前方に照射される。また、光源モジュール４０の発光に伴う熱はヒートシンク５０を介して空気中に放熱され、冷却ファン６０からの送風によって冷却される。

【0022】

図２は、本実施形態における光源モジュール４０を示す模式斜視図である。光源モジュール４０は、搭載基板４１と、配線パターン４２と、サブマウント４３と、給電コネクタ４４と、金属ワイヤ４５ａと、光吸収性樹脂部４５と、レジスト層４６とを備え、搭載基板４１には光学部材搭載領域４７が形成されており、光学部材搭載領域４７内には光学部材固定部４８が形成されている。

【0023】

搭載基板４１は、熱伝導性が良好な材料で形成された略平板状の部材であり、一方の表面に配線パターン４２が形成されるとともに、複数のサブマウント４３と給電コネクタ４４が搭載されている。また配線パターン４２を覆うようにレジスト層４６が形成されている。搭載基板１１を構成する材料は限定されないが、銅やアルミニウム等の熱伝導性が良好な金属を用いることが好ましい。

【0024】

また、搭載基板４１として導電性の基板上に絶縁性の基板を貼り合わせた複合基板を用いるとしてもよく、例えば金属基板上にガラスエポキシ樹脂層を貼り付けたものが挙げられる。搭載基板４１を金属基板で構成する場合には、金属材料の酸化による熱伝導率低下を防止するために、搭載基板４１の裏面側に酸化防止膜を形成することが好ましい。酸化防止膜の形成方法としてはプリフラックス処理やＡｕメッキ処理が挙げられるが、放熱性向上という観点からＡｕメッキ処理が好ましい。

【0025】

配線パターン４２は、搭載基板４１の表面に形成された導電性パターンであり、給電コネクタ４４の端子からサブマウント４３への電気的接続を確保するためのものである。搭載基板４１として導電性材料を用いる場合には、配線パターン４２と搭載基板４１の間に絶縁層を形成する。

【0026】

サブマウント４３は、搭載基板４１の表面に搭載されるとともに金属ワイヤ４５ａにより配線パターン４２に電気的に接続され、金属ワイヤ４５ａを介して電力が供給されることにより電力に応じた発光を行う部材である。サブマウント４３の詳細な構造については後述する。

【0027】

給電コネクタ４４は、搭載基板４１の表面に搭載された外部との電気的接続を確保するための部材であり、複数の端子が配線パターン４２に電気的に接続されている。給電コネクタ４４の形状として図２では略直方体のものを示しているが、公知のケーブルハーネスに対応して接続可能なものであれば外形や端子形状等は限定されない。

【0028】

金属ワイヤ４５ａは、サブマウント４３に設けられた端子と搭載基板４１上に形成された配線パターン４２とを接続するための部材であり、公知のワイヤボンディング技術で実現できる金属製の導電性部材である。金属ワイヤ４５ａを構成する材料は限定されず、金、銅、アルミニウム等を用いることができるが、金を用いることが好ましい。

【0029】

光吸収性樹脂部４５は、ベース樹脂に無機フィラーと光吸収性材料を混入した樹脂部材であり、金属ワイヤ４５ａを覆って封止する。光吸収性樹脂部４５による金属ワイヤ４５ａの封止は、金属ワイヤ４５ａを個別に１本ずつ封止するとしてもよいが、複数の金属ワイヤ４５ａを一括して封止することが好ましい。光吸収性樹脂部４５のベース樹脂としては、高い耐熱性、耐光性、透光性を有したハンドリングの良い硬化性樹脂組成物が好ましく、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の公知の封止材料が挙げられる。特に、熱による光吸収性樹脂部４５の膨張や収縮で金属ワイヤ４５ａに応力が加わり変形や破断することを防止するためには、ベース樹脂として硬化後の弾性率が低いシリコーン樹脂を用いることが好ましい。ベース樹脂に混入する光吸収性材料としては、カーボンフィラー等が挙げられる。

【0030】

本実施形態の光源モジュール４０では、金属ワイヤ４５ａを光吸収性樹脂部４５で覆って封止することで、金属ワイヤ４５ａに導電性異物が付着してショートすることを防止できる。また、光吸収性樹脂部４５は光吸収性材料を混入しているため、サブマウント４３からの光が金属ワイヤ４５ａに到達して反射され、迷光として車両用灯具１００の外部に照射されることを防止できる。特に、ＡＤＢ技術を用いてサブマウント４３に含まれる発光素子を選択的に点灯させる場合には、金属ワイヤ４５ａにより反射された迷光が非照射領域に到達することを防止でき、高密度に発光素子を実装しながらもグレアの発生を抑制することが可能となる。

【0031】

光吸収性樹脂部４５を形成する際には、無機フィラーと光吸収性材料を混練したベース樹脂をディスペンサー等で金属ワイヤ４５ａ上に供給した後に硬化する。光吸収性材料を混練した後の粘度およびチクソ性は、塗布後の成型性や給電ワイヤへの応力を考慮して、ベース樹脂の材料選定や無機フィラーの添加量を調整することで任意に調整可能である。チクソ性はディスペンサーの射出性／塗布後の成型性より、Ｅ型粘度計における２３℃、回転数０．５ｒｐｍの粘度、および回転数５ｒｐｍの粘度において、（０．５ｒｐｍの粘度）／（５ｒｐｍの粘度）が２．０以上３．５以下であることがハンドリングの観点から好ましい。チクソ性をこの範囲に設定するとベース樹脂の流動性が適度に保たれ、サブマウント４３の周囲をダム部材等で囲まなくとも、樹脂が流出して金属ワイヤ４５ａが露出することや、金属ワイヤ４５ａ同士の間隙や下部に空隙が生じることを防止できる。

【0032】

レジスト層４６は、搭載基板４１の表面側に配線パターン４２を覆うように形成された絶縁性の膜状部材である。レジスト層４６を構成する材料は限定されないが、搭載基板４１の表面と配線パターン４２での光反射が異なることによる迷光を抑制するために、レジスト層４６を形成した領域内の光反射率を均一化するように光反射性材料または光吸収性材料を用いることが好ましい。

【0033】

光学部材搭載領域４７は、光学部材であるリフレクタ３０を搭載するための搭載基板４１表面における領域であり、レジスト層４６が形成されず搭載基板４１の表面が露出している領域である。光学部材搭載領域４７は、サブマウント４３を搭載している領域を挟んで搭載基板４１の両側に位置しており、光学部材搭載領域４７にリフレクタ３０を当接させて固定することで、サブマウント４３を跨いでリフレクタ３０を配置することができる。

【0034】

光学部材固定部４８は、光学部材搭載領域４７内に設けられた貫通孔である。光学部材搭載領域４７にリフレクタ３０を当接させ、光学部材固定部４８に搭載基板４１の表面側からネジ等の固定部材を挿入して搭載基板４１およびリフレクタ３０をヒートシンク５０に固定する。光学部材固定部４８の形成位置についても詳細を後述するが、２つの光学部材固定部４８の間にサブマウント４３が配列されている。

【0035】

図３は、本実施形態における搭載基板４１を示す模式平面図である。図２で示したように、搭載基板４１上には配線パターン４２が形成されており、配線パターン４２を覆ってレジスト層４６が形成されている。図３に示すように、光学部材搭載領域４７と、サブマウント４３を搭載する発光部搭載領域４９と、金属ワイヤ４５ａをボンディングする部分と、給電コネクタ４４を搭載する給電コネクタ搭載部４４ａと、給電コネクタ４４の端子を接続する部分を除いた領域にはレジスト層４６が形成されている。

【0036】

発光部搭載領域４９は、前述したように複数のサブマウント４３を搭載する領域であり、図中左右方向を長手方向としてサブマウント４３を二列配列できるように形成されている。また、光学部材固定部４８の中心を結ぶ線Ｌ１は、発光部搭載領域４９の略中央を長手方向に沿って横断するような位置関係とされている。

【0037】

図４は、本実施形態における搭載基板４１の構造を詳細に説明する図であり、図４（ａ）は分解斜視図であり、図４（ｂ）は模式断面図である。図４（ａ）に示すように、搭載基板４１は、金属板４１ａと接着シート４１ｂとガラスエポキシ樹脂層４１ｃの積層構造で構成されている。接着シート４１ｂとガラスエポキシ樹脂層４１ｃには、それぞれに発光部搭載領域４９に対応した形状の開口部４９ｂ，４９ｃが形成されており、開口部４９ｂ，４９ｃの位置が一致している。接着シート４１ｂとガラスエポキシ樹脂層４１ｃの所定領域に開口部４９ｂ，４９ｃを予め形成しておき位置合わせして貼り付けるとしてもよく、金属板４１ａとガラスエポキシ樹脂層４１ｃを接着シート４１ｂで貼り付けた後に切削加工等により開口部４９ｂ，４９ｃを一括して形成するとしてもよい。

【0038】

図４（ｂ）に示すように、発光部搭載領域４９の周囲では接着シート４１ｂとガラスエポキシ樹脂層４１ｃが積層され、ガラスエポキシ樹脂層４１ｃ上には配線パターン４２およびレジスト層４６が形成されている。発光部搭載領域４９の内部では、開口部４９ｂ，４９ｃに対応した領域で金属板４１ａの表面が一部露出している。また、前述したように光学部材搭載領域４７にはレジスト層４６が形成されていないため、光学部材搭載領域４７ではガラスエポキシ樹脂層４１ｃが露出している。

【0039】

本実施形態の光源モジュール４０では、光学部材搭載領域４７にはレジスト層４６が形成されておらず、光学部材であるリフレクタ３０をガラスエポキシ樹脂層４１ｃに直接搭載して固定する。これにより、レジスト層４６の膜厚のばらつきによって生じるリフレクタ３０とサブマウント４３との位置ズレを抑制し、光学部材と発光素子４３ｃの相対的位置関係を精密に位置合わせして良好な配光特性で光照射することが可能となる。また、金属板４１ａに接着シート４１ｂを用いてガラスエポキシ樹脂層４１ｃを貼り付けることで、金属板４１ａ上に高熱伝導性フィラーを含有した絶縁層を形成する必要がなくなり、製造工程及び製造コストの低減を図ることが可能となる。

【0040】

図５は、搭載基板４１上に各部材を搭載した状態の光源モジュール４０を示す模式平面図である。図４で示した搭載基板４１の給電コネクタ搭載部４４ａと端子接続部分にハンダを塗布し、表面実装型の給電コネクタ４４をハンダリフローにより実装する。また、サブマウント４３の裏面と発光部搭載領域４９内で露出する金属板４１ａとを接着剤で固定し、長手方向に沿って複数のサブマウント４３を二列配列した後に、ワイヤボンディングにより金属ワイヤ４５ａでサブマウント４３と配線パターン４２とを電気的に接続する。最後に、複数の金属ワイヤ４５ａに対してディスペンサーで光吸収性樹脂部４５を塗布して硬化する。前述したように、光学部材固定部４８の中心を結んだ線Ｌ１は、二列に配列したサブマウント４３の長手方向に沿って略中央に位置している。

【0041】

図６は、サブマウント４３を拡大して示す拡大斜視図である。サブマウント４３は、サブマウント基板４３ａ上に複数のサブマウント配線４３ｂが形成され、サブマウント配線４３ｂ上に複数の発光素子４３ｃが搭載され、複数の発光素子４３ｃの側面を一括して光反射性樹脂部４３ｄが封止している。また、サブマウント基板４３ａ上の一部には光反射性樹脂部４３ｄが形成されず、サブマウント基板４３ａの表面及びサブマウント配線４３ｂが露出している。発光素子４３ｃは、光反射性樹脂部４３ｄの内部において、隣り合うサブマウント配線４３ｂ間に跨ってフリップチップ実装されている。

【0042】

サブマウント基板４３ａは、絶縁性で熱伝導性が良好な材質で形成された略矩形の平板状部材であり、例えばＳｉやＡｌＮ等で構成されている。サブマウント配線４３ｂは、サブマウント基板４３ａの一方の表面上に形成された導電性パターンであり、発光素子４３ｃと電気的に接続されるとともに金属ワイヤ４５ａがワイヤボンドされる。

【0043】

発光素子４３ｃは、２本の金属ワイヤ４５ａに電気的に接続されて、金属ワイヤ４５ａ間に電圧が印加されると発光する部材であり、ＬＥＤチップと蛍光体材料との組み合わせによって構成されている。ＬＥＤチップとしては青色や紫色、紫外光の波長を一次光として出射するＧａＮ系などの公知の化合物半導体材料を用いることができる。蛍光体材料としては、一次光により励起されて所望の二次光を照射する公知の材料を用いることができ、ＬＥＤチップからの一次光と混色により白色を得るものや、複数の蛍光体材料を用いて複数の二次光の混色により白色を得るものを用いることができる。

【0044】

光反射性樹脂部４３ｄは、ベース樹脂に光反射性微粒子を混入した部材であり、例えば酸化チタン等の微粒子を混入した白色樹脂が挙げられ、発光素子４３ｃで出射した光を良好に反射する。また光反射性樹脂部４３ｄは、発光素子４３ｃを囲んで側面を封止して充填されており、発光素子４３ｃの側面から照射される光を発光素子４３ｃ内部方向に反射する。これにより、発光素子４３ｃでの発光は発光素子４３ｃ側面から側方に漏れ出すことがなく、発光素子４３ｃの上面から良好に外部に照射される。

【0045】

図６に示すように、サブマウント４３の長手方向に沿って配列された複数の発光素子４３ｃは、隣接する発光素子４３ｃ同士の側面間距離はｄ１であり、発光素子４３ｃ同士の中心間距離はｄ２となっている。図２に示したように、複数のサブマウント４３が上下二列に配列されて光源部を構成しており、長手方向に延伸してサブマウント基板４３ａが複数隣接して配置されて一列目を構成するとともに、一列目に隣接して二列目のサブマウント基板４３ａが配置されている。

【0046】

図７は、発光部搭載領域４９にサブマウント４３を搭載した状態を示す部分拡大断面図である。発光部搭載領域４９で露出した金属板４１ａ上に接着剤でサブマウント基板４３ａが固定され、サブマウント基板４３ａ上の発光素子４３ｃの側面は光反射性樹脂部４３ｄで封止されている。サブマウント基板４３ａ上の光反射性樹脂部４３ｄが形成されていない領域には、金属ワイヤ４５ａの一端がワイヤボンドされている。

【0047】

本実施形態の光源モジュール４０では、複数の発光素子４３ｃをサブマウント基板４３ａ上に搭載し、サブマウント基板４３ａ表面に形成されたサブマウント配線４３ｂに対して金属ワイヤ４５ａをワイヤボンドして電力を供給する。これにより、ハンダを用いて発光素子４３ｃを配線パターン４２上に直接搭載するよりも、融点の高い金属ワイヤ４５ａで大電流を供給することができ、光源モジュール４０の光度を高めることが可能となる。また、サブマウント基板４３ａを発光部搭載領域４９内で露出した金属板４１ａに対して搭載し、耐熱温度が高い接着剤を用いて固定することにより、ハンダを用いた発光素子４３ｃの実装よりも耐熱温度を高く設定でき、さらに大電流供給と高光度化を図ることができる。

【0048】

図７に示すように、ガラスエポキシ樹脂層４１ｃ上に形成された配線パターン４２はレジスト層４６で覆われているが、金属ワイヤ４５ａの他端をワイヤボンドする位置にはレジスト層４６が形成されていない。金属ワイヤ４５ａ全体は光吸収性樹脂部４５で封止されており、金属ワイヤ４５ａの両端におけるワイヤボンド位置と金属ワイヤ４５ａの上部および下部に充填されている。光吸収性樹脂部４５は、サブマウント基板４３ａのワイヤボンド位置において光反射性樹脂部４３ｄに隣接して形成されている。図７では接着シート４１ｂの図示は省略している。

【0049】

上述したように、サブマウント４３は発光部搭載領域４９内でガラスエポキシ樹脂層４１ｃを介さず金属板４１ａに搭載されており、サブマウント４３における発光素子の高さ寸法は、ガラスエポキシ樹脂層４１ｃの厚さ寸法より大きい。ここでサブマウント４３における発光素子の高さ寸法とは、サブマウント基板４３ａの底面から発光素子４３ｃの上面までの距離であり、例えば１．３ｍｍ程度である。

【0050】

本実施形態の光源モジュール４０では、サブマウント４３の高さがガラスエポキシ樹脂層４１ｃの厚さよりも大きいため、サブマウント４３の光取り出し面である発光素子４３ｃ上面がガラスエポキシ樹脂層４１ｃよりも上方に位置する。これにより、サブマウント４３から照射される光がガラスエポキシ樹脂層４１ｃの側面に入射して遮られることを防止でき、良好に光を取り出して所望の配光特性で光照射することができる。

【0051】

本実施形態の光源モジュール４０では、金属板４１ａとガラスエポキシ樹脂層４１ｃを接着シート４１ｂで貼り合わせた後に、搭載基板４１の裏面側から抜き打ち加工で光学部材固定部４８を形成する。ガラスエポキシ樹脂層４１ｃの厚さ寸法を０．０５ｍｍ～０．２ｍｍ、好ましくは０．０７５ｍｍ～０．１５ｍｍとすると、抜き打ち加工時に金属板４１ａに生じるバリがガラスエポキシ樹脂層４１ｃによって抑制され、光学部材であるリフレクタ３０を精密に位置合わせして固定することが可能となる。

【0052】

図８は、発光部搭載領域４９周辺を拡大して示す拡大平面図である。図８に示すように光吸収性樹脂部４５は、複数の金属ワイヤ４５ａを一括して封止しており、配線パターン４２のワイヤボンド位置からサブマウント４３のワイヤボンド位置まで覆い、光反射性樹脂部４３ｄに隣接する位置にまで形成されている。また、サブマウント４３は左右方向に沿って複数配列されるとともに、上下方向に二列が隣接して配置されて本発明の光源部を構成している。

【0053】

上下二列にサブマウント４３が配列された光源部では、発光素子４３ｃも二列に配列されており、図８に示す線Ｌ２は二列の発光素子４３ｃの中間位置を示す発光中心線である。この発光中心線Ｌ２は、図５で示した光学部材固定部４８の中心を結んだ線Ｌ１と略一致しており、複数の発光素子４３ｃの発光中心線Ｌ２の延長線上において、光学部材であるリフレクタ３０が固定される。

【0054】

本実施形態の光源モジュール４０では、光学部材固定部４８の中心を結んだ線Ｌ１と、サブマウント４３の発光中心線Ｌ２とが略一致しているため、搭載基板４１に反りが生じている場合などにも、発光中心線Ｌ２上でリフレクタ３０を締結することで反りを低減し、光源部と光学部材との位置関係を適切に設定することができる。また、ヒートシンク５０を含めて一括して搭載基板４１とリフレクタ３０を締結すると、発光部搭載領域４９の裏面側をヒートシンクに対して密着させることができ、反りの無い搭載基板４１と同様の放熱特性を得ることが可能となる。

【0055】

配線パターン４２のワイヤボンド位置は、発光部搭載領域４９の図中上下辺に沿って設けられており、図中上列のサブマウント４３に対しては図中上方から金属ワイヤ４５ａがワイヤボンディングされ、図中下列のサブマウント４３に対しては図中下方から金属ワイヤ４５ａがワイヤボンディングされている。したがって、第一列および第二列の発光素子４３ｃは、第一列に接続される金属ワイヤ４５ａと、第二列に接続される金属ワイヤ４５ａとの間に位置している。

【0056】

本発明の車両用灯具１００では、給電コネクタ４４、配線パターン４２、金属ワイヤ４５ａ、サブマウント配線４３ｂを介して、外部から発光素子４３ｃに対して選択的に電力が供給され、発光素子４３ｃが点灯する。光源部を構成する複数のサブマウント４３のうち、選択された発光素子４３ｃが点灯することで光源部全体での配光分布が決定され、リフレクタ３０およびレンズ１０を介してＡＤＢ技術により車両用灯具１００前方に二次元的な配光パターンを照射する。

【0057】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図２を用いて説明する。第１実施形態と重複する内容は説明を省略する。本実施形態では、ＡＤＢ技術を用いない場合にも適用することができる。車両用灯具１００の構成及び光源モジュール４０の構成は第１実施形態と同様であり説明を省略する。

【0058】

図９は、本実施形態において隣接する発光素子４３ｃからの合成光度を示すグラフであり、図９（ａ）は発光素子４３ｃの距離が遠くて合成光度が不十分である例を示し、図９（ｂ）は発光素子４３ｃの距離が近くて合成光度が十分である例を示している。図中横軸はサブマウント４３の長手方向に沿った位置を示し、縦軸は光度を示している。図中の破線は１つの発光素子４３ｃから照射される光の光度を示し、図中の実線は隣接する２つの発光素子４３ｃから照射される光の合成光度を示している。

【0059】

図６に示した隣接する発光素子４３ｃの側面間距離ｄ１が０．６ｍｍを超える場合には、図９（ａ）に示すように合成光度のピークが小さく、１つの発光素子４３ｃから照射される光度よりも数％程度向上するだけである。側面間距離ｄ１を０．６ｍｍ以下とすることで、図９（ｂ）に示すように合成光度のピークが大きくなり、１つの発光素子４３ｃから照射される光度よりも２０％以上向上させることができる。特に、ＡＤＢ技術を適用する場合には、発光素子４３ｃを選択的に点灯および非点灯として照射領域と非照射領域を精密に制御するため、照射領域の合成光度が高いほうが非照射領域とのコントラストを高めることができ好ましい。

【0060】

側面間距離ｄ１が０．１ｍｍ未満の場合には、発光素子４３ｃの側面を充填している光反射性樹脂部４３ｄの厚さが不十分となり、側面から光が漏洩して１つの発光素子４３ｃから照射される光の光度自体が低下してしまう。また、側面から光が漏洩することで合成光度も低下してしまう。特に、ＡＤＢ技術を適用して選択的に発光素子４３ｃを点灯する場合には、側面から漏洩した光が非点灯な発光素子４３ｃからの発光と同様に照射されてしまう可能性があり、所望の二次元的な配光パターンを照射することが困難になってしまう。

【0061】

本実施形態の光源モジュール４０としてサブマウント４３として複数の発光素子４３ｃを含めた場合と、従来の１つのＬＥＤチップをチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）とした場合における、発光素子４３ｃ間距離と合成光度の関係を表１に示す。従来のチップサイズパッケージで発光素子間隔を０．６ｍｍとした場合の合成光度を１００として相対値を示している。

【0062】

【表1】

【0063】

表１に示したように、従来のチップサイズパッケージでは発光素子間隔が０．６ｍｍで合成光度は１００であり、０．２ｍｍで合成光度は１１９である。一方、本実施形態のサブマウント４３では発光素子４３ｃの側面間距離ｄ１が０．６ｍｍで合成光度は１１２であり、０．２ｍｍで合成光度は１４０であり、０．１ｍｍで合成光度は１４７である。

【0064】

したがって、本実施形態の光源モジュール４０では、発光素子４３ｃの側面間距離ｄ１は０．１ｍｍ～０．６ｍｍの範囲が好ましい。複数のサブマウント４３同士における発光素子４３ｃ同士の間隔も、同様に０．１ｍｍ～０．６ｍｍの範囲とすることが好ましい。側面間距離ｄ１がこの範囲であることにより、側面からの光漏洩を防止しつつ合成光度の向上を図ることができる。また、ＡＤＢ技術を適用した場合には、照射領域と非照射領域のコントラストを高めるとともに、所望の二次元的な配光パターンを良好に照射することができる。

【0065】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１００…車両用灯具
１０…レンズ
２０…レンズホルダ
３０…リフレクタ
４０…光源モジュール
５０…ヒートシンク
６０…冷却ファン
１１…搭載基板
４１…搭載基板
４１ａ…金属板
４１ｂ…接着シート
４１ｃ…ガラスエポキシ樹脂層
４２…配線パターン
４３…サブマウント
４３ａ…サブマウント基板
４３ｂ…サブマウント配線
４３ｃ…発光素子
４３ｄ…光反射性樹脂部
４４…給電コネクタ
４４ａ…給電コネクタ搭載部
４５…光吸収性樹脂部
４５ａ…金属ワイヤ
４６…レジスト層
４７…光学部材搭載領域
４８…光学部材固定部
４９…発光部搭載領域
４９ａ，４９ｂ…開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】