(57)【要約】【課題】ヘッドライト等の筐体に位置決めピンを設けた場合、ヘッドライト等が要求する公差を容易に満足できるＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】  樹脂基板１２に放熱基板１３が埋め込まれたインレイ基板１１において、放熱基板１３に位置決め穴１８、１９が形成されている。この構成を採用することによって、筐体に対するＬＥＤ１４の位置バラツキは、最大で、加工精度や組み立て精度など放熱基板１３の位置決め穴１８、１９に係るバラツキと、放熱基板１３に対するＬＥＤ１４の実装に係るバラツキとの和に限定されることになった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と発光素子との位置決めを行うための位置決め穴を有するＬＥＤ発光装置において、
樹脂基板と、
前記発光素子を搭載した放熱基板と
を備え、
前記樹脂基板に前記放熱基板が埋め込まれ、
前記放熱基板が前記位置決め穴を有している
ことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
前記放熱基板は、前記位置決め穴を２つ備え、
一方の前記位置決め穴と他方の前記位置決め穴の平面形状が互いに異なっている
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記樹脂基板は、ネジ穴を備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂基板の開口に熱伝導率の高い放熱基板を嵌め込み、この放熱基板上にＬＥＤを実装したＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを光源とするヘッドライトは、高輝度化に伴いＬＥＤの発する熱の処理が継続的な課題となっている。例えば、特許文献１の図７には、銅などの高い熱伝導率を有する材料からなる金属基板（ヒートスプレッダ３）上にＬＥＤ（４）を実装するとともに、プリント基板（ＰＣＢ基板９０）を貼り付け、外部からプリント基板を経てＬＥＤ（４）に電力を供給し、ＬＥＤ（４）を点灯させるＬＥＤ発光装置（アダプタ部品９）が記載されている。このＬＥＤ発光装置は、金属基板を外部のヒートシンクに接触させ、良好な放熱性を確保している。なお、（）には、特許文献１における用語又は符号を示す。
【０００３】
しかしながら、銅など高い熱伝導率を有する材料は、高価であるため、使用量を削減することが要請されている。一定の基板サイズを維持しながら放熱に係る部分を小型化したＬＥＤ発光装置の例として、特許文献２の図７Ｄには、樹脂基板（積層ＰＣＢ２２４）に形成された開口（スルーホール）に、熱伝導率が回路基板よりも高く且つ絶縁性を有する放熱基板（放熱器１０）が嵌め込まれ、その放熱基板上にＬＥＤが実装されたＬＥＤ発光装置（ＬＥＤモジュール）が記載されている。このＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤの発する熱の多くは、ＬＥＤのヒートシンク（８３）、放熱基板（１０）上に形成された熱伝導電極（７３）、放熱基板（１０）、及び放熱基板（１０）の下面に形成された放熱パターン（８３）を介して、図示していない大型のヒートシンクに移動する。また、図８Ｂには、放熱基板（１０）上に３個のＬＥＤを実装したＬＥＤ発光装置が記載されている。なお、（）には、特許文献２における用語又は符号を示す。
【０００４】
樹脂基板に放熱基板（「インレイ」ともいう）を嵌め込んだ基板は、いわゆる、インレイ（嵌め込み）基板と呼ばれる（以下、この基板を「インレイ基板」という）。前述のように、インレイ基板は、ＬＥＤの発する熱を、放熱基板を介して、放熱基板と熱的に接続した大型のヒートシンクに移動させる。すなわち、インレイ基板は、高価な材料からなる放熱基板が小型であるにも関わらず、ＬＥＤの発する熱を効率良く処理することが可能となり、さらに、樹脂基板上でＬＥＤ駆動回路など様々な回路を構成できるため使い勝手が良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１４−５２４６４０号公報（図７）
【特許文献２】特開２０１７−６３１７７号公報（図７Ｄ、図８Ｂ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されたＬＥＤ発光装置では、放熱基板（放熱器）上にＬＥＤを１個搭載する場合と、ＬＥＤを３個搭載する場合が開示されている。このＬＥＤ発光装置は、放熱性が高いため、高輝度化が必要な自動車のヘッドライトへの採用が期待される。
【０００７】
しかしながら、特許文献２には、ヘッドライト等の筐体に当該ＬＥＤ発光装置を取り付ける方法について記載はない。とは言っても、良く知られているように、筐体に位置決めピンを設けるとともに、ＬＥＤ発光装置側では、様々な部品が取り付けられていたり、固
定用のネジ穴等が形成されていたりする樹脂基板に位置決め穴を追加的に設ければ良いものと考えられる。
【０００８】
ところが、樹脂基板に位置決め穴を設けた場合、筐体に対する発光素子の位置のバラツキは、最大で、加工精度や取り付け精度に係る位置決め穴自体のバラツキ、樹脂基板に対する放熱基板の取り付け位置に係るバラツキ、及び放熱基板に対する発光素子の実装位置に係るバラツキなどの和となる。とくに、自動車のヘッドライトは、反射鏡やレンズといった光学部品を組み合わせ、正確な投影光を得なければならないので、光源となる発光素子の位置に関する公差は大きくない。つまり、樹脂基板に位置決め穴を設けた場合、様々なバラツキ要因が加わるためヘッドライトが要求する公差を満足できない事態となる可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、ヘッドライト等の筐体に位置決めピンを設けた場合、ヘッドライト等が要求する公差を容易に満足できるＬＥＤ発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明のＬＥＤ発光装置は、筐体と発光素子との位置決めを行うための位置決め穴を有するＬＥＤ発光装置において、樹脂基板と、前記発光素子を搭載した放熱基板とを備え、前記樹脂基板に前記放熱基板が埋め込まれ、前記放熱基板が前記位置決め穴を有していることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＬＥＤ発光装置では、樹脂基板に放熱基板が埋め込まれたインレイ基板において、放熱基板に位置決め穴が形成されている。このため、筐体に対する発光素子の位置のバラツキは、最大で、放熱基板の位置決め穴に係るバラツキと、放熱基板に対する発光素子の実装位置に係るバラツキとの和となる。
【００１２】
前記放熱基板は、前記位置決め穴を２つ備え、一方の前記位置決め穴と他方の前記位置決め穴の平面形状が互いに異なっていても良い。
【００１３】
前記樹脂基板は、ネジ穴を備えていても良い。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明のＬＥＤ発光装置は、発光素子の位置をばらつかせる要因の数を削減した結果、ヘッドライト等が要求する発光素子の位置に関する公差を容易に満足できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態として示すＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図２】図１に示すＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図３】図１に示すＬＥＤ発光装置の断面図である。
【図４】図１に示すＬＥＤ発光装置と筐体との関係を示す斜視図である。
【図５】図１に示すＬＥＤ発光装置をヘッドライトに組み込んだ場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜５を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。説明のため部材の縮尺は適宜変更している。（）には特許請求の範囲に記載した発明特定事項を示す。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態として示すＬＥＤ発光装置１０の平面図である。図１に示すように、ＬＥＤ発光装置１０は、樹脂基板１２と放熱基板１３（「インレイ」ともいう）からなるインレイ基板１１、樹脂基板１２上に実装されたコネクタ１５、及び放熱基板１３上に実装されたＬＥＤ１４（発光素子）を備えている。樹脂基板１２には、配線１６とネジ穴１７が形成されている。放熱基板１３は、樹脂基板１２に枠取りされるようにしてインレイ基板１１の一部を占めるとともに、筐体（図示しない）と位置決めさせるための矩形の位置決め穴１８及び円形の位置決め穴１９が、それぞれ両端に形成されている。ＬＥＤ１４からは、サブマウント基板１４ａと、白色樹脂枠１４ｂ及び蛍光樹脂１４ｃが観察される。サブマウント基板１４ａ上の電極と樹脂基板１２上の配線１６は、アルミリボン２１で接続されている。
【００１８】
図２は、図１に示すＡＡ´線に沿うＬＥＤ発光装置１０の断面図である。図２に示すように、放熱基板１３は、樹脂基板１２と同じ厚さで、樹脂基板１２の開口１２ａに嵌め込まれている。位置決め穴１８、１９は、放熱基板１３を貫通している。ＬＥＤ１４は、放熱基板１３に直接的に実装されている。ＬＥＤ１４に含まれるサブマウント基板１４ａの上面には、白色樹脂枠１４ｂが積層しているとともに、複数のＬＥＤダイ１４ｄが実装されている。蛍光樹脂１４ｃは、白色樹脂枠１４ｂの内側の領域でサブマウント基板１４ａの表面及びＬＥＤダイ１４ｄを被覆している。
【００１９】
図３は、図１に示すＢＢ´線に沿うＬＥＤ発光装置１０の断面図である。図３では、断面に加えアルミリボン２１及びコネクタ１５のピン１５ａを描き加えている。図３に示すように、ＬＥＤ１４は、サブマウント基板１４ａの端部が、白色樹脂枠１４ｂから延出し、段部を形成している。アルミリボン２１は、サブマウント基板１４ａの段部と樹脂基板１２の表面との間でそれぞれの電極（図１参照）を立体的に接続している。
【００２０】
樹脂基板１２は、厚さが１．１ｍｍであり、ベース材がガラスエポキシ基板である。放熱基板１３は、厚さが１．１ｍｍであり、銅からなる。ＬＥＤ１４に含まれるサブマウント基板１４ａは、ベース材がアルミナからなる白色のセラミクスであり、上面にＣｕ上にＮｉ、Ａｕを積層した金属膜からなる配線が形成されている。白色樹脂枠１４ｂは、サブマウント基板１４ａからの高さが０．５ｍｍ程度で、酸化チタンの微粒子を混練した白色のシリコーン樹脂からなる。蛍光樹脂１４ｃは、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の蛍光体を混練したシリコーン樹脂からなる。ＬＥＤダイ１４ｄは、平面サイズが０．６ｍｍ×０．６ｍｍ程度の青色発光ダイオードである。アルミリボン２１は、幅が０．８ｍｍ程度の帯状材料であり、長さが３〜４ｍｍ程度である。
【００２１】
樹脂基板１２は、外形及びネジ穴１７をルータで加工する。これに対し、放熱基板１３は、外形及び位置決め穴１８、１９を一括プレスで加工する。樹脂基板１２と放熱基板１３及び放熱基板１３とＬＥＤ１４は、それぞれ接着材で接続する。コネクタ１５は、樹脂基板１２に半田で接続する。
【００２２】
次に、図４と図５により、ＬＥＤ発光装置１０を自動車のヘッドライトに使用する場合について説明する。
【００２３】
図４は、自動車のヘッドライトを構成する筐体の一部分であるヒートシンク４１に、ＬＥＤ発光装置１０を取り付ける際の位置決めに係る斜視図である。なお、図５では、ヒートシンク４１と、ヒートシンク４１から突出する位置決めピン４８、４９とを区別しやすくするため、ヒートシンク４１の表面に対し、位置決めピン４８、４９を暗く表示している。また、円筒状の貫通穴である位置決め穴１９及び円筒状の位置決めピン４９の曲面を示すため、それぞれ３本の縦線を書き加えている。
【００２４】
図４に示すように、ＬＥＤ発光装置１０をヒートシンク４１に搭載するとき、位置決めピン４８を位置決め穴１８に、位置決めピン４９を位置決め穴１９に挿し込む。ＬＥＤ発光装置１０では、位置決めピン４８が角柱であり、位置決めピン４９が円筒であるため、ＬＥＤ発光装置１０を上下反転させない限り、ＬＥＤ発光装置１０を組み込む方向を間違えることがない。なお、放熱基板１３が２つの位置決め穴１８、１９を有することができるとき、一方の位置決め穴１８と他方の位置決め穴１９の平面形状が異なっていれば同様の効果が得られる。例えば、位置決め穴１８の平面形状を、長円、又は位置決め穴１８とは異なるサイズの円としても良い。
【００２５】
図５は、ＬＥＤ発光装置１０をヘッドライト４０に組み込んだ場合の模式図である。図５に示すように、ヘッドライト４０には、ＬＥＤ発光装置１０を搭載し、筐体の一部分となるヒートシンク４１、反射鏡４２、及び投射レンズ４３を備えている。なお、反射鏡４２及び投射レンズ４３を支持する筐体は図示していない。ＬＥＤ発光装置１０の発光は、反射鏡４２で図の右方向に反射され、投射レンズ４３で遠方に投射される。
【００２６】
ＬＥＤ発光装置１０は、放熱基板１３に位置決め穴１８、１９を備えているため、ヒートシンク４１に対するＬＥＤ１４の位置の主なバラツキ要因が、位置決め穴１８、１９自体の加工や取り付けによるバラツキと、放熱基板１３に対するＬＥＤ１４の取り付けに係るバラツキとなる。すなわち、ＬＥＤ発光装置１０では、ＬＥＤ１４の位置バラツキについて、樹脂基板１２と放熱基板１３の間の取り付けに係るバラツキを要因としない。つまり、ＬＥＤ発光装置１０は、ＬＥＤ１４の位置をばらつかせる要因の数を削減した結果、ヘッドライト４０が要求する公差を容易に満足できる。
【００２７】
なお、位置決め精度を高くするためには、位置決め穴をルータ（ドリル）で形成するのではなく、プレスで形成する方が良い。前述のように、ＬＥＤ発光装置１０は、放熱基板１３にプレス加工で位置決め穴１８、１９を形成しているので、ＬＥＤ１４の位置バラツキについて、位置決め穴１８、１９自体に係る要因を小さくしている。この一方で、樹脂基板１２のネジ穴１７は、高い位置精度を要求されていないためルータで形成でき、樹脂基板１２の製造負荷を軽減している。また、放熱基板１３は、位置決め穴１８、１９の周辺部まで存在し、放熱経路を広げているため、ＬＥＤ発光装置１０は、高効率化及び高信頼性化が図られる。
【００２８】
また、放熱基板は、熱伝導性が高いセラミックや表面を絶縁処理したアルミ板であっても良く、放熱基板上に、ＬＥＤダイを直接実装しても良く、上面に絶縁性があれば配線を形成しても良い。このようにすると、多数のＬＥＤダイを実装できるようになり、ＡＤＢ（配光可変ヘッドランプ）に対応可能となる。このとき、放熱基板上の配線と樹脂基板上の配線は、メッキで形成した金属膜で接続すると良い。ＬＥＤのサブマウント基板を、多層配線を備えたＳｉ基板とすると、ＬＥＤダイの高密度実装が進み、より精細なＡＤＢが達成できる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…ＬＥＤ発光装置、
１１…インレイ基板、
１２…樹脂基板、
１２ａ…開口、
１３…放熱基板、
１４…ＬＥＤ（発光素子）、
１４ａ…サブマウント基板、
１４ｂ…白色樹脂枠、
１４ｃ…蛍光樹脂、
１４ｄ…ＬＥＤダイ、
１５…コネクタ、
１５ａ…ピン、
１６…配線、
１７…ネジ穴、
１８、１９…位置決め穴、
２１…アルミリボン、
４０…ヘッドライト、
４１…ヒートシンク、
４２…反射鏡、
４３…投射レンズ、
４８、４９…位置決めピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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