(57)【要約】【課題】フレキシブル回路基板に発光素子を搭載した光源ユニットにおいて、フレキシブル回路基板による形状の自由度を確保する一方で当該発光素子に対応して配設する光学部材を安定にかつ高精度に支持することが可能な光源ユニットを提供する。【解決手段】発光素子（ＬＥＤ）２１を搭載したフレキシブル回路基板２２に支持した光学部材（インナーレンズ）２３を備えており、フレキシブル回路基板２２は発光素子２１を搭載した搭載部２２２に補強板２４を備えており、光学部材２３は搭載部２２２においてフレキシブル回路基板２２に支持される。補強板２４は機械的強度および熱伝導率の高い材料で形成されるので、発光素子２１および光学部材２３をランプハウジング１内に安定かつ高精度に支持すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を搭載したフレキシブル回路基板と、このフレキシブル回路基板に支持される光学部材とを備える光源ユニットであって、前記フレキシブル回路基板は前記発光素子を搭載した領域に補強板を備えており、前記光学部材は当該補強板を備える領域において前記フレキシブル回路基板に支持されていることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記補強板は少なくともフレキシブル回路基板よりも機械的強度および熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記フレキシブル回路基板は前記補強板を備えていない領域において板厚方向に曲げ形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記光学部材は複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の単位光学部を備えており、これら複数の単位光学部はそれぞれ独立して、あるいは一体化されて前記フレキシブル回路基板に支持されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記光学部材には嵌合片が一体に設けられており、当該嵌合片は少なくとも前記補強板に開口した嵌合穴に嵌合する構成であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光源ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車等の車両に装備されるランプの光源として用いられる光源ユニットに関し、特にフレキシブル回路基板に発光素子を搭載した光源ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を光源に用いるランプ、特に複数個の発光素子を用いるランプでは、これら複数個の発光素子を１つの回路基板に搭載して光源ユニットを構成することが行われている。特許文献１では、バスバーを一体に有するベース部に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を搭載するとともに、ＬＥＤから出射した光を所要の配光とするためのレンズ部や反射部を有する光学部材を当該ベース部ないしはランプハウジングに固定支持する構成が提案されている。しかし、この特許文献１の技術はベース部を平坦な板材として構成しているため、ランプへの適用の自由度に制約を受けることが多い。すなわち、ランプの前面レンズや前面カバーが自動車の車体形状に合わせて傾斜面あるいは曲面として形成されているランプにおいては、これら前面レンズや前面カバーの全面にわたってほぼ均一な発光光度を得るためには光源ユニットを構成している複数個のＬＥＤを当該前面レンズや前面カバーの形状に対応して三次元に配設することが好ましいが、特許文献１の技術ではＬＥＤは平面配置されているためにこのような要求を満たすことは難しい。
【０００３】
このような要求に対し、特許文献２では、光源ユニットのベース部として板厚方向に自由に曲げ形成することが可能なフレキシブル回路基板を採用し、このフレキシブル回路基板を階段状となるように板厚方向に曲げ形成するとともに、形成された複数の階段状の搭載部にそれぞれＬＥＤを搭載する構成がとられている。この特許文献２の技術を用いることにより、ランプの前面レンズや前面カバーの傾斜面や湾曲面の形状に沿って複数のＬＥＤを配設することができ、これら前面レンズや前面カバーのほぼ全面にわたって均一な発光光度となるランプを構成することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４０９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の技術では、ＬＥＤを三次元的に配設する上では有効であるが、このように構成したときには各ＬＥＤに対応してインナーレンズやリフレクタ等の光学部材を配設する上での問題が生じる。すなわち、フレキシブル回路基板の剛性が低いため、光学部材をフレキシブル回路基板に固定支持させたのでは当該光学部材を安定にかつ高い精度で支持することは難しい。光学部材の支持の安定性、精度を高めるために剛性の高い補強板を配設し、フレキシブル回路基板をこの補強板に沿うように配設することが考えられるが、この構成にした場合ではフレキシブル回路基板の形状は補強板の形状に制約されることになり、フレキシブル回路基板を用いたことによる形状の自由度が失われてしまうとともに、構成の異なるランプを製造する毎に当該形状に特化されたそれぞれ異なる形状の補強板を設計、製造する必要があり、そのための工数、コストが無視できないものとなる。
【０００６】
本発明の目的はフレキシブル回路基板に発光素子を搭載した光源ユニットにおいて、フレキシブル回路基板による形状の自由度を確保する一方で当該発光素子に対応して配設する光学部材を安定にかつ高精度に支持することが可能な光源ユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、発光素子を搭載したフレキシブル回路基板と、このフレキシブル回路基板に支持される光学部材とを備える光源ユニットであって、フレキシブル回路基板は発光素子を搭載した領域に補強板を備えており、光学部材は当該領域においてフレキシブル回路基板に支持されていることを特徴とする。この補強板は少なくともフレキシブル回路基板よりも機械的強度および熱伝導率の高い材料で形成される。また、フレキシブル回路基板は補強板を備えていない領域において板厚方向に曲げ形成される。
【０００８】
本発明における光学部材は複数の発光素子にそれぞれ対応する複数の単位光学部を備えており、これら複数の単位光学部はそれぞれ独立して、あるいは一体化されてフレキシブル回路基板に支持される。また、光学部材には嵌合片が一体に設けられており、当該嵌合片は少なくとも補強板に開口した嵌合穴に嵌合する構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フレキシブル回路基板は補強板が存在しない領域において任意に曲げ形成できるので、光学部材の形状の違いに対応して適切な形態でランプハウジングに内装することができ、好適な配光のランプが構成できる。また、発光素子を搭載した領域に補強板を備えることにより、発光素子および光学素子を安定にかつ高精度に支持することができ、さらに好適な配光を得ることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、フレキシブル回路基板に対して独立したあるいは一体化した光学部材を支持させることにより構成できるので、光源ユニットの組み立てが容易であり、特に独立した光学部材のときにはランプハウジングの形状の違いに対応した形状にフレキシブル回路基板を曲げ形成できるので、フレキシブル回路基板の汎用化が可能になり低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明をＲＣＬに適用した実施形態１の横断面図。
【図２】光源ユニットの一部を破断した分解斜視図。
【図３】フレキシブル回路基板の表面図。
【図４】実施形態１の一部を反対側から見た斜視図。
【図５】実施形態１の変形例の図４と同様の斜視図。
【図６】実施形態２のＲＣＬの縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明をテール＆ストップランプとして用いられるＲＣＬ（リアコンビネーションランプ）に適用した実施形態の水平方向の断面図である。このランプは自動車の左後部に配設される左ＲＣＬの例であり、前面領域を開口した容器状をしたランプボディ１１と、このランプボディ１１の前面開口に取着された前面レンズ１２とでランプハウジング１が構成されており、このランプハウジング１内に詳細を後述するようにインナーレンズを一体化した光源ユニット２が内装されている。前記ランプボディ１１は図には表れない自動車の車体の左後部に固定支持される。また、前記前面レンズ１２は当該車体後部の湾曲形状に対応して後部から側部にかけて湾曲した形状とされるとともに、内面には所要の形状をしたレンズステップ１２ａが形成されてアウターレンズとして機能するように構成されている。
【００１３】
前記光源ユニット２は、図２に分解斜視図を示すように、前記前面カバー１２の湾曲に対応して階段形状に形成されたフレキシブル回路基板２２と、このフレキシブル回路基板２２の前面に配設された光源としての複数の発光素子、ここではＬＥＤ（発光ダイオード）２１と、各ＬＥＤ２１から出射される光を所要の配光で照射させるための光学部材としてのインナーレンズ２３で構成されている。これらフレキシブル回路基板２２とインナーレンズ２３は前記ランプハウジング１内に組み込む前に予め一体的に組み立てられ、１つの光源ユニット２として当該ランプハウジング１内に組み込むことが可能とされている。
【００１４】
前記フレキシブル回路基板２２は既に知られているように、板厚方向ｔ（図１参照）に曲げ形成できるように可撓性のある柔軟な絶縁板の表面に銅箔等による配線パターンが形成されたものであり、一方向に長い長方形、ないし帯状をした平面形状に形成されている。図３はこのフレキブル回路基板２２の表面図であり、ここでは長手方向に対して斜め方向に延びる複数本の分割スリット２２４によって複数の配線パターン２２５が形成され、前記ＬＥＤ２１を直列状態に電気接続するようになっている。両端の配線パターン２２５ａ，２２５ｂにはそれぞれ電極２２１が設けられており、この電極２２１を介して図には表れない発光回路に電気接続される。また、このフレキシブル回路基板２２は同図にＡで示す境界線によって長手方向に所要の寸法間隔で区画された４つの搭載部２２２を有しており、これらの搭載部２２２はＬＥＤ搭載部として構成され、各搭載部２２２の表面にＬＥＤ２１が搭載されている。また、当該フレキシブル回路基板２２は前記搭載部２２２の間の領域は連結部２２３として隣接する搭載部２２２を相互に電気接続するものであり、各連結部２２３に設定された同図にＢで示す曲げ線によって板厚方向ｔに階段形状に曲げ形成されている。
【００１５】
さらに、前記フレキシブル回路基板２２は、前記４つの搭載部２２２の裏面にそれぞれ補強板２４が設けられている。この補強板２４は所要の機械的な強度を有する熱伝導率の高い板材、例えば所要の板厚を有する銅板で形成されており、前記搭載部２２２の裏面に熱伝導率の高い接着剤により一体的に貼り付けられている。ここで、所要の機械的な強度とはフレキシブル回路基板２２よりも機械的な強度が高く、したがって当該フレキシブル回路基板２２の搭載部２２２における自己形状保持が確保できるのに十分な強度である。また、ここで要求される熱伝導率は少なくともフレキシブル回路基板２２よりも熱伝導率が高く、後述するようにＬＥＤ２１で発生した熱を放熱する効果が得られる熱伝導率である。
【００１６】
前記フレキシブル回路基板２２の各搭載部２２２には、前記インナーレンズ２３を嵌合支持させるための嵌合穴２５が板厚方向に貫通されている。この嵌合穴２５はここでは所要のサイズをした一対の矩形穴で構成されており、前記ＬＥＤ２１を長手方向に挟むようにＬＥＤ２１の両側領域にそれぞれ設けられている。この嵌合穴２５は前記フレキシブル回路基板２２と前記補強板２４とを板厚方向に貫通している。
【００１７】
前記インナーレンズ２３は、前記４つの各ＬＥＤ２１にそれぞれ対応する４つの単位レンズ２３１を階段状に連結した形状であり、これらは透明樹脂等によって一体形成されている。各単位レンズ２３１は、各ＬＥＤ２１から出射された光のうち、光軸及びその近傍の光を屈折して光軸に平行ないしこれに近い角度の光束として出射させる中央レンズ部２３１ａと、ＬＥＤ２１の光軸に対して比較的に大きな角度で出射された光を導光しかつ内面反射することで光軸の周囲領域に光軸と平行ないし多少拡散状態で出射させる周辺レンズ部２３１ｂとで構成されている。また、各単位レンズ２３１の裏面側、すなわち前記フレキシブル回路基板２２に対向する側の面にはそれぞれ矢尻（ランス）状をした一対の嵌合片２６が突出形成されている。これらの嵌合片２６は前記フレキシブル回路基板２２の表面側から前記嵌合穴２５に内挿されたときに、矢尻部分が弾性変形することによって当該嵌合穴２５を貫通した上で嵌合され、この嵌合によってインナーレンズ２３をフレキシブル回路基板２２に固定支持させることが可能とされている。
【００１８】
このようにＬＥＤ２１を搭載したフレキシブル回路基板２２の嵌合穴２５にインナーレンズ２３の嵌合片２６を嵌合させることによって当該インナーレンズ２３をフレキシブル回路基板２２に一体化して光源ユニット２が構築される。この光源ユニット２を構築する際には、予めフレキシブル回路基板２２の搭載部２２２の裏面に補強板２４を接着した上で、当該搭載部２２２に打ち抜き加工によって嵌合穴２５を開口しておく。その上で、搭載部２２２にＬＥＤ２１を搭載し、さらに必要に応じて搭載部２２２や連結部２２３に他の電子部品を搭載する。このＬＥＤ２１や電子部品の搭載に際しては通常行われているリフロー手法を利用することができる。しかる上で、フレキシブル回路基板２２の嵌合穴２５にインナーレンズ２３の嵌合片２６を嵌合させることによって当該インナーレンズ２３とフレキシブル回路基板２２とを一体的な構成とし、光源ユニット２を組み立てることができる。
【００１９】
そして、この光源ユニット２は図１に示すように、前記ランプハウジング１内に内装されるとともに、図２に示すランプボディ１の底面に立設した支持ブラケット１３に図には表れないネジ等の固定手段によって固定支持される。このとき、フレキシブル回路基板２２は連結部２２３において板厚方向ｔに階段状に曲げ形成され、複数の搭載部２２２およびＬＥＤ２１は前記前面レンズ１２の曲面形状に沿って配列されることになる。
【００２０】
この光源ユニット２では、フレキシブル回路基板２２の配線パターン２２５を通して外部電力をＬＥＤ２１に給電することによりＬＥＤ２１が発光される。発光したＬＥＤ２１から出射される光は、図１に示すように、インナーレンズ２３を透過して所要の光束として前方に出射され、さらに前面レンズ１２を透過する際にレンズステップ１２ａにより所要の方向に拡散されてＲＣＬの前方に照射される。また、ＬＥＤ２１が発光したときに発生する熱はフレキシブル回路基板２２を介して補強板２４にまで伝熱され、補強板２４から放熱される。特に、ここでは補強板２４を熱伝導性の高い銅板で構成しているので、高い放熱効果を得ることができる。そのため、独立した放熱構造（ヒートシンク）を別に設ける必要がなく、ランプを小型化する上でも有利になる。
【００２１】
また、この構成の光源ユニット２は、フレキシブル回路基板２２のＬＥＤ２１を搭載している搭載部２２２が補強板２４によって裏打ちされているため、当該搭載部２２２の機械的な強度が高められ、搭載部２２２におけるフレキシブル回路基板２２の撓みや外力による変形が防止される。そして、この搭載部２２２においてランプボディ１に支持されているので、フレキシブル回路基板２２はランプハウジング１内に安定した状態に支持されることになる。この状態ではフレキシブル回路基板２２に外力が加えられても、当該搭載部２２２における機械的な強度によってランプハウジング１内におけるＬＥＤ２１の位置の変動が防止される。また、これと同時にフレキシブル回路基板２２に一体化されたインナーレンズ２３も搭載部２２２に支持されているのでランプハウジング１内における位置の変動が防止される。これにより、ランプハウジング１内におけるＬＥＤ２１およびインナーレンズ２３の位置を安定化しかつ位置精度を高めることができ、設計通りの配光を得ることが可能になる。また、インナーレンズ２３の形状がこの実施形態の形状とは異なる場合でも、その違いが所定の範囲内であればフレキシブル回路基板２２の連結部２２３における曲げ形状を変化させることによって当該形状の異なるインナーレンズをフレキシブル回路基板２２に支持させることが可能になり、フレキシブル回路基板２２の適用範囲を広げて汎用性を高めることも可能になる。
【００２２】
ここで、前記実施形態１のインナーレンズ２３は複数の単位レンズ２３１を水平方向に配列して一体化したレンズとして構成しているが、図５に一部の斜視図を示すように、前記した単位レンズ２３１をそれぞれ独立した個別レンズ２３Ａとして構成してもよい。各個別レンズ２３Ａの構成は前記実施形態の単位レンズ２３１と同じ構成である。そして、各個別レンズ２３Ａにはそれぞれ嵌合片２５が一体に形成されており、これらの嵌合片２５をフレキシブル回路基板２２に設けた嵌合穴２５に嵌合することによって各個別レンズ２３Ａをそれぞれ各搭載部２２２に支持させている。フレキシブル回路基板２２は搭載部２２２に補強板２４が設けられているので、この補強板２４による強度によって各個別レンズ２３Ａがフレキシブル回路基板２２に安定に支持されることは言うまでもない。
【００２３】
この実施形態１の変形例の光源ユニット２によれば、フレキシブル回路基板２２に嵌合支持される複数の個別レンズ２３Ａがそれぞれ独立しているため、フレキシブル回路基板２２は連結部２２３において板厚方向に自由に曲げてランプハウジング１内に内装することができる。したがって、この光源ユニット２は、形状が異なるランプ、特にランプハウジング１の前面レンズ１２の形状が異なるランプに適用する際には、当該前面レンズ１２の形状に従って連結部２２３を任意の位置でかつ任意の角度で曲げ形成することにより、当該ランプに最も好適な階段状に構成することができる。これにより、フレキシブル回路基板２２に搭載した複数のＬＥＤ２１を前面レンズ１２の曲面に沿って配設することができ、ランプ発光面としての前面レンズ１２における発光光度を均一化したランプを構成することができる。また、これによりフレキシブル回路基板２２の配設の自由度を高めて汎用化が促進でき、光源ユニット２ないしランプのさらなる低コスト化に有利になる。
【００２４】
（実施形態２）
前記実施形態１では、本発明にかかる光学部材としてインナーレンズ２３を用いているが、インナーレンズに代えて他の光学部材を用いるようにしてもよい。図６はその一例の縦断面図であり、図１と等価な部分には同一符号を付してある。ここの光源ユニット２では、フレキシブル回路基板２２はランプの前後方向に向けて３段の上下方向の階段状に形成されるとともに、水平方向に向けられた３つの搭載部２２２にそれぞれ１つのＬＥＤ２１が搭載されている。また、このフレキシブル回路基板２２の搭載部２２２の裏面、すなわち下面には実施形態１と同様に所定の機械的な強度および熱伝導率を有する補強板２４が一体に設けられている。
【００２５】
そして、このフレキシブル回路基板２２の表面側に光学部材としてリフレクタ２７が配設されている。リフレクタ２７は前記各ＬＥＤ２１に対応するように配置された複数の単位リフレクタ２７１を一体化したものであり、各単位リフレクタ２７１は、放物面等の曲面からなる曲面反射部２７２と、水平方向に向けられた平面反射部２７３を有しており、ＬＥＤ２１から出射した光をこれらの反射部２７２，２７３において前面レンズ１２に向けて反射するように構成されている。また、各単位リフレクタ２７１の裏面側にはそれぞれ矢尻状の嵌合片２６が下方に向けて突出されており、フレキシブル回路基板２２の各搭載部２２２に設けた嵌合穴２５に嵌合されるようになっている。
【００２６】
この実施形態２の光源ユニットによれば、実施形態１と同様にフレキシブル回路基板２２はＬＥＤ２１を搭載している搭載部２２２において補強板２４によって裏打ちされて当該搭載部２２２の機械的な強度が高められ、かつこの搭載部２２２においてランプハウジング１内に支持されているのでランプハウジング１内に安定した状態に支持される。また、フレキシブル回路基板２２に外力が加えられても補強板２４による搭載部２２２の機械的な強度によってランプハウジング１内におけるＬＥＤ２１の位置の変動が防止され、同時にランプハウジング１内におけるリフレクタ２７の位置の変動が防止される。これにより、ランプハウジング１内におけるＬＥＤ２１およびリフレクタ２７の位置を安定化しかつ位置精度を高めることができ、設計通りの配光を得ることが可能になる。
【００２７】
この実施形態２でも、図示は省略するが複数の単位リフレクタ２７１を実施形態１の変形例と同様の趣旨でそれぞれ独立したリフレクタとして構成し、それぞれをフレキシブル回路基板２２や補強板２４に支持させるようにしてもよい。このようにすることによりフレキシブル回路基板２２は連結部２２３において板厚方向ｔに自由に曲げてランプハウジング１内に内装することができるので、ランプハウジング１の前面レンズ１２の形状が異なるランプに適用する際には、当該前面レンズ１２の形状に従って連結部２２３を任意の位置でかつ任意の角度で曲げ形成することにより、当該ランプに最も好適な階段状に構成することができる。これにより、フレキシブル回路基板２２に搭載した複数のＬＥＤ２１を前面レンズ１２の曲面に沿って配設することができ、前面レンズ１２における発光光度を均一化したランプを構成することができる。
【００２８】
前記実施形態１，２では１つのフレキシブル回路基板に４つ、または３つのＬＥＤを搭載した例を示したが、１つ以上のＬＥＤを搭載して曲げ加工されるフレキシブル回路基板を備える光源ユニットであれば本発明を適用することができる。また、フレキシブル回路基板の搭載部の裏面に配設する補強板は、金属材料に限られるものではなく、所要の熱伝導性や剛性を備えるものであれば非金属材料、例えば樹脂材料であってもよい。また、実施形態１，２ではフレキシブル回路基板をランプハウジング内に固定支持しているが、インナーレンズやリフレクタ等の光学部材が１つの部材として一体形成されている場合には光学部材をランプハウジング内に固定支持し、この光学部材に対してフレキシブル回路基板を支持させるようにしてもよい。
【００２９】
本発明にかかる光学部材はインナーレンズやリフレクタに限られるものではなく、レンズとリフレクタを複合化したもの、あるいは導光体のような光学部材を適用することが可能である。さらに、嵌合片や嵌合穴の形状や構成も実施形態のものに限定されるものではない。
【００３０】
実施形態では本発明をＲＣＬの光源ユニットに適用した例を示したが、ＬＥＤ等の発光素子を光源とするランプの光源ユニットであれば、ＤＲＬ（デイタイム・ランニング・ランプ）やＴＳＬ（ターン・シグナル・ランプ）等の他のランプの光源ユニットとして構成することが可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は発光素子を搭載したフレキシブル回路基板を板厚方向に曲げ加工し、このフレキシブル回路基板に光学部材を一体的に支持させるようにした光源ユニットに採用することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ランプハウジング
２  光源ユニット
１１  ランプボディ
１２  前面レンズ
１３  支持ブラケット
２１  ＬＥＤ（発光素子）
２２  フレキシブル回路基板
２２２  搭載部
２２３  連結部
２３  インナーレンズ（光学部材）
２３Ａ  個別レン図（光学部材）
２５  嵌合穴
２６  嵌合片
２７  リフレクタ（光学部材）
【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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【図６】
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